Koks skirtumas tarp hipertoninio, hipotoninio ir izotoninio?

Kai augalas nuvysta, jis smunka ir tampa minkšta netvarka. Vytimas įvyksta, kai vanduo palieka augalo ląsteles ir sutrikdo jo vidinį slėgį. Tai vieno iš trijų toniškumo tipų pavyzdys. Tirpalas gali turėti tris toniškumo kategorijas, palyginti su kitu tirpalu: hipertoninis, hipotoninis ir izotoninis. Kartu su osmosu, toniškumas yra neatsiejamas nuo biologinių sistemų tinkamo veikimo. Kiekvienas toniškumo tipas apibūdina, kaip osmosas vyks tarp skirtingų tirpalų.

Osmosas

Norint suprasti toniškumą, pirmiausia svarbu suprasti osmosą. Grynasis vandens judėjimas per pusiau pralaidžią membraną iš vietos, kurioje tirpių medžiagų koncentracija mažesnė, į sritį, kurioje tirpių medžiagų koncentracija didesnė, yra osmosas. Tirpi medžiaga gali būti bet kokia medžiaga arba ląstelė, kurią tirpiklis ištirpdo. Kartu jie sudaro sprendimą. Žmogaus kūne ištirpusios medžiagos gali būti cukrus, karbamidas, kalis ar įvairios kitos medžiagos. Osmosas yra pagrindinė priemonė, per kurią vanduo patenka į ląsteles ir iš jos išeina.

Kaip ir kodėl atsiranda osmosas

Tiriant osmosą ląsteles lengviau įsivaizduoti kaip indelį su dviem skyreliais, pilnais vandens. Membrana padalija stiklainį pusiau ir atskiria skyrius. Jei nė viename skyriuje nėra tirpių medžiagų, vanduo laisvai ir vienodai judės per membraną. Tačiau jei viename inde yra didesnė tirpių medžiagų koncentracija nei kitame, mažiau tikėtina, kad vanduo išeis iš vietos su tirpiosiomis medžiagomis. Dauguma mokslininkų teigia, kad to priežastis yra ta, kad ištirpusios medžiagos molekulės atsimuša nuo membranos ir fiziškai atitraukia vandens molekules nuo membranos.

Toniškumas

Tirpalo gebėjimas priversti vandenį judėti į ląstelę arba iš jos per osmoso procesą yra jo toniškumas. Ląstelės osmosinė koncentracija yra bendra kiekvienos ląstelėje ištirpusios medžiagos koncentracija. Osmosinė ląstelės koncentracija yra tirpios medžiagos osmolių skaičiaus viename litre tirpalo matas. Tai gali pasirodyti kaip osmolis/l arba osm/l. Trys toniškumo kategorijos apibūdina ląstelės osmosinę koncentraciją ir aplink ją esančio tarpląstelinio skysčio osmosinę koncentraciją.

Hipertoninis

Jei ląstelėje yra mažesnė osmosinė koncentracija nei aplink jį esantis skystis, skystis ląstelei yra hipertoniškas. Vanduo dažniau išeina iš ląstelės ir patenka į tarpląstelinį skystį, nes skystyje yra didesnė tirpių medžiagų koncentracija. Tai šiek tiek paveiktų koncentraciją ląstelės išorėje, todėl ji labiau prilygtų koncentracijai ląstelės viduje. Kai kurie asmenys hipertoniškumą vadina ląstelių susitraukimu, nes dėl vandens praradimo ląstelės mažėja.

Hipertoniškumo pavyzdžiai

Neturėdami pakankamai vandens, augalai nuvys ir praras savo tvirtumą. Tai yra hipertoniškumo pavyzdys. Vanduo iš augalo ląstelės vidaus pateko į skystį, esantį už jos ribų. Vandeniui nespaudžiant ląstelių sienelių, ląstelės ir augalas praranda turgorinį slėgį. Jei augalas gaus vandens, jis galės atgauti savo standumą. Žmonėms, jei raudonieji kraujo kūneliai patenka į tirpalą, kuriame yra didesnė tirpių medžiagų koncentracija, vandens praradimas sukels daugelio ląstelių funkcijų nesėkmę.

Hipertoniškumo apėjimas

Kai kurie tvariniai ir organizmai sukūrė metodus, kaip apsisaugoti nuo hipertoniškumo arba jį kompensuoti. Sūrus vanduo yra hipertoniškas jame gyvenančioms žuvims. Dėl šios priežasties žuvys natūraliai netenka nemažo vandens kiekio. Tai atsitinka, kai žuvys keičia dujas su jūros vandeniu. Norėdami kompensuoti vandens praradimą, žuvys sunaudoja daug sūraus vandens. Tada jie išskiria druskos perteklių. Tai yra osmoreguliacijos procesas.

Hipotoninis

Jei ląstelėje yra didesnė osmosinė koncentracija nei aplink jį esantis skystis, skystis ląstelei yra hipotoninis. Savo ruožtu tai reiškia, kad vanduo labiau linkęs iš skysčio patekti į ląstelę. Dėl to ląstelė gali pasirodyti išsipūtusi arba suglebusi. Gyvūnų ląstelės neturi ląstelių sienelių. Be apsauginės ląstelės sienelės, perteklinė vandens difuzija į ląstelę gali sukelti ląstelės plyšimą. Tačiau augaluose ląstelės sienelė apsaugo ląstelę. Tai prisideda prie augalo turgorinio slėgio ir užtikrina didesnį standumą.

Hiponatremija

Vienas iš galimų hipotoniškumo padarinių žmogaus organizmui yra hiponatremija arba vandens perdozavimas. Kai žmogus išgeria per daug vandens, išorinis druskos tirpalas praskiedžiamas. Kad pasiektų lygiavertę osmosinę koncentraciją, vanduo patenka į kraujo ląsteles. Hiponatremijos simptomai yra pykinimas, galvos skausmas, sumišimas ir nuovargis. Jei smegenų kraujo ląstelės išsipučia ir plyšta, hiponatremija gali būti mirtina. Ši būklė labiau būdinga kūdikiams, nes jų maži kūnai negali susidoroti su dideliu vandens kiekiu.

Izotoninis

Skirtingai nuo kitų dviejų toniškumo formų, izotoniškumas apibūdina ir ląstelę, ir aplinką esantį tarpląstelinį skystį, turinčius vienodas osmosines koncentracijas. Dėl šios priežasties vanduo gali laisvai judėti tarp ląstelės ir skysčio. Be to, ląstelė nesitraukia ir nesiplečia, nes koncentracija išlieka lygiavertė tarp dviejų sričių. Vandens difuzijos greitis yra vienodas abiem kryptimis, tiek į ląstelę, tiek iš jos.

Izotoniškumas organizme

Paprastai izotoninės sąlygos yra idealios tokioms ląstelėms kaip raudonieji kraujo kūneliai. Dėl hipertoninių situacijų ląstelės susitraukia ir praranda gebėjimą tinkamai veikti. Dėl hipotoninių situacijų ląstelė išsipučia ir plyšta. Kadangi raudonųjų kraujo kūnelių funkcija yra būtina, žmogaus organizmas atlieka daugybę homeostatinių funkcijų, palaikančių pastovias vidines sąlygas. Viena iš šių sąlygų yra tarpląstelinio skysčio toniškumas raudonųjų kraujo kūnelių atžvilgiu.