Vad är skillnaden mellan hyperton, hypoton och isoton?

När en växt vissnar sjunker den ihop och blir en mjuk röra. Vissning uppstår när vatten lämnar växtens celler och stör dess inre tryck. Detta är ett exempel på en av de tre typerna av tonicitet. En lösning kan ha tre kategorier av tonicitet i förhållande till en annan lösning: hypertonisk, hypotonisk och isotonisk. Tillsammans med osmos är tonicitet viktig för att biologiska system ska fungera korrekt. Varje typ av tonicitet beskriver hur osmos kommer att uppstå mellan olika lösningar.

Osmos

För att förstå tonicitet är det viktigt att först förstå osmos. Nettorörelsen av vatten över ett semipermeabelt membran från ett område med en lägre koncentration av lösta ämnen till ett område med en högre koncentration av lösta ämnen är osmos. Ett löst ämne kan vara vilket material eller cell som helst som ett lösningsmedel löser upp. Tillsammans bildar de en lösning. I människokroppen kan lösta ämnen vara socker, urea, kalium eller en mängd andra material. Osmos är det primära sättet genom vilket vatten kommer in i och ut ur celler.

Hur och varför osmos uppstår

När man studerar osmos är det lättare att föreställa sig cellerna som en burk med två fack fulla med vatten. Ett membran delar burken på mitten och separerar facken. Om inget av facken innehåller några lösta ämnen kommer vattnet att röra sig genom membranet fritt och lika. Men om en burk har en högre koncentration av lösta ämnen än den andra, är det mindre sannolikt att vattnet lämnar området med de lösta ämnena. De flesta forskare stöder att orsaken till detta är att de lösta molekylerna studsar bort från membranet och fysiskt flyttar vattenmolekylerna bort från membranet.

Tonicitet

En lösnings förmåga att tvinga vatten att röra sig in i eller ut ur en cell genom osmos är dess tonicitet. En cells osmotiska koncentration är den totala koncentrationen av varje löst ämne i cellen. Den osmotiska koncentrationen av en cell är ett mått på antalet osmoler löst ämne per liter lösning. Detta kan visas som osmol/L eller Osm/L. De tre kategorierna av tonicitet beskriver den osmotiska koncentrationen av en cell till den osmotiska koncentrationen av den extracellulära vätskan runt den.

Hypertonisk

Om en cell har en lägre osmotisk koncentration än vätskan runt den är vätskan hypertonisk mot cellen. Vatten är mer benägna att lämna cellen och komma in i den extracellulära vätskan eftersom vätskan har en högre koncentration av lösta ämnen. Detta skulle något påverka koncentrationen på utsidan av cellen, vilket gör den mer lika med koncentrationen i cellen. Vissa individer kallar hypertonicitet för cellkrympning, eftersom förlusten av vatten gör att cellen krymper i storlek.

Exempel på hypertonicitet

Utan tillräckligt med vatten kommer växter att vissna och förlora sin styvhet. Detta är ett exempel på hypertonicitet. Vatten har färdats inifrån växtcellen till vätskan utanför den. Utan att vattnet trycker mot cellväggarna tappar cellerna och växten turgortryck. Om växten får vatten kommer den att kunna återfå sin styvhet. Hos människor, om röda blodkroppar kommer in i en lösning som har en högre koncentration av lösta ämnen, kommer förlusten av vatten att göra att ett antal av cellens funktioner misslyckas.

Att kringgå hypertonicitet

Vissa varelser och organismer har utvecklat metoder för att skydda mot eller kompensera för hypertonicitet. Saltvatten är hypertoniskt mot fisken som lever i det. På grund av detta förlorar fiskar naturligt en betydande mängd vatten. Detta inträffar när fisken utför ett gasutbyte med havsvattnet. För att kompensera för förlusten av vatten konsumerar fiskar stora mängder av saltvattnet. De utsöndrar sedan överflödigt salt. Detta är processen för osmoreglering.

Hypotonisk

Om en cell har en högre osmotisk koncentration än vätskan runt den är vätskan hypotonisk för cellen. Det betyder i sin tur att vatten är mer benägna att färdas från vätskan in i cellen. Detta kan göra att cellen verkar uppsvälld eller turgid. Djurceller har inte cellväggar. Utan en skyddande cellvägg kan överdriven diffusion av vatten in i cellen göra att cellen brister. Men hos växter skyddar cellväggen cellen. Detta bidrar till växtens turgortryck och ger större styvhet.

Hyponatremi

En av de möjliga effekterna av hypotonicitet i människokroppen är hyponatremi eller vattenöverdos. När en person dricker en överdriven mängd vatten, blir den yttre saltlösningen utspädd. För att nå likvärdiga osmotiska koncentrationer forsar vattnet sedan in i blodkropparna. Symtom på hyponatremi är illamående, huvudvärk, förvirring och trötthet. Om blodkropparna i hjärnan blir uppsvällda och brister kan hyponatremi potentiellt vara dödlig. Detta tillstånd är vanligare hos spädbarn eftersom deras små kroppar inte kan hantera höga nivåer av vatten.

Isotonisk

Till skillnad från de andra två formerna av tonicitet beskriver isotonicitet både cellen och den extracellulära vätskan runt den som har lika osmotiska koncentrationer. På grund av detta kan vatten röra sig fritt mellan cellen och vätskan. Dessutom krymper eller expanderar cellen inte eftersom koncentrationen förblir ekvivalent mellan de två områdena. Hastigheten för vattendiffusion är densamma i båda riktningarna, både in och ut ur cellen.

Isotonicitet i kroppen

I allmänhet är isotoniska tillstånd idealiska för celler som röda blodkroppar. Hypertona situationer gör att cellerna krymper och förlorar sin förmåga att fungera korrekt. Hypotona situationer får cellen att svälla upp och brista. Eftersom det är väsentligt för röda blodkroppar att behålla sin funktion, har människokroppen ett antal homeostatiska funktioner som upprätthåller ett stabilt tillstånd av inre tillstånd. Ett av dessa tillstånd är den extracellulära vätskans tonicitet i förhållande till de röda blodkropparna.