Definiția soluției hipertonice
O soluție hipertonică conține o concentrație mai mare de soluturi în comparație cu o altă soluție. Soluția opusă, cu o concentrație mai mică, este cunoscută sub numele de soluție hipotonă. Oamenii de știință trebuie să descrie conținutul celulelor în comparație cu mediul înconjurător. Dacă o celulă este plasată într-o soluție hipertonică, celula este considerată hipotonică.
Descriere generală a soluției hipertonice
Dacă citosolul celulei este o soluție hipertonică, înseamnă că mediul este hipotonic, sau mai slab concentrat. Acest lucru este de mare importanță deoarece soluții și apa tind să curgă sau să difuzeze de-a lungul gradienților lor. Două soluții amestecate împreună vor deveni în cele din urmă o singură soluție. Dacă soluțiile sunt separate de o membrană permeabilă care permite doar apei să treacă, soluțiile vor deveni izotonice pe măsură ce apa se deplasează între cele două soluții. Soluțiile izotonice au concentrații egale, deși pot avea volume diferite.
Această mișcare a ionilor și a apei este extrem de importantă pentru celule. Celulele folosesc gradienții ionici pentru o serie de scopuri. De exemplu, celulele vegetale folosesc o soluție hipertonică în vacuola lor centrală pentru a ajuta la atragerea apei în vacuolă. Acest lucru extinde camera și permite plantelor să creeze o presiune de turgescență în celulele lor. Celulele animale, în special celulele nervoase, se bazează pe o soluție hipertonică și pe ionii din aceasta pentru a crea un potențial de acțiune sau un semnal nervos. Activitatea electrică a acestor celule se bazează pe sarcinile pozitive și negative ale ionilor din soluția hipertonică.
Exemple de soluții hipertonice
Rein uman
Pentru a regla cantitatea de apă din organism, creierul uman are proteine speciale numite osmoreceptori, care pot măsura osmolaritatea mediului din jurul celulei. Dacă mediul devine o soluție puternic hipertonică, aceasta se datorează faptului că nu există suficientă apă în sânge pentru a dilua soluții. Hipotalamusul eliberează hormoni în timp ce crește permeabilitatea membranelor din rinichi. Rinichiul absoarbe apa care ar fi fost excretată și o adaugă înapoi în fluxul sanguin. Sângele devine mai izotonic în comparație cu celulele, iar procesele normale pot continua.
Osmoreglarea broaștei țestoase de mare
În comparație cu apa dulce, apa sărată este o soluție hipertonică. Acest lucru înseamnă că, pentru ca celulele să funcționeze, ele trebuie să conțină un citosol care este o soluție mai hipertonică decât apa sărată. Broaștele țestoase de mare, de exemplu, trăiesc într-o soluție mult mai hipertonică în comparație cu broaștele țestoase de apă dulce. Dacă puneți o broască țestoasă de apă dulce în apă de mare, apa de mare hipertonică o va deshidrata. În loc să fie hidratată de apă, apa oceanică densă în soluții va extrage apă din corp pentru a echilibra diferența de osmolaritate.
Pentru a depăși acest obstacol, broaștele țestoase de mare și alte animale marine au dezvoltat căi unice de eliminare a excesului de săruri. Sărurile trec din tractul digestiv în fluxul sanguin. Când ajung la glanda salină, acestea sunt eliminate. Acest lucru creează un mediu intern care este mai bogat în substanțe solubile, dar care nu pierde cantități excesive de apă în mediul înconjurător.
Plante în soluție hipertonică
În general, plantele preferă să trăiască în medii hipotone. Într-un mediu hipotonic, apa inundă cu ușurință celulele plantelor, iar acestea pot rămâne turgescente, sau rigide, datorită presiunilor exercitate asupra pereților celulelor lor de către afluxul de apă. Plantele folosesc acest potențial de apă pentru a da structură corpului lor și pentru a muta apa de la rădăcini spre vârful plantei. Cu toate acestea, multe plante s-au adaptat pentru a trăi în medii hipertonice. Mlaștinile de la malul mării, mlaștinile de mangrove și alte ape salmastre conțin un conținut de sare mult mai mare decât apa dulce. Solul devine saturat cu aceste săruri, creând o concentrație mult mai mare de substanțe solubile în sol.
Majoritatea plantelor s-ar zbârci dacă ar fi transplantate în acest habitat, dar un grup special de plante cunoscut sub numele de halofite a evoluat pentru a depăși acest obstacol. Prin creșterea osmolarității rădăcinilor lor, plantele sunt capabile să treacă de la un mediu hipotonic în interiorul celulei în comparație cu mediul înconjurător, la o soluție hipertonică în citosol. Acest lucru scade potențialul hidric al celulelor rădăcinii și permite apei să pătrundă în celule. Celulele fie stochează excesul de săruri în rădăcini, fie transportă sărurile către frunze, unde acestea pot fi excretate prin glande.
O celulă în soluție hipertonică
Membrana plasmatică care înconjoară celulele este o membrană permeabilă specială care separă conținutul celulei de mediul înconjurător. Membrana plasmatică este încorporată cu proteine speciale de transport membranar care ajută la transportul soluților prin ea. De asemenea, are canale proteice speciale numite aquaporine care permit apei să curgă liber prin membrană. Celula trebuie să utilizeze energie pentru a deplasa în mod activ soluturi în interiorul și în afara celulei. Dacă există prea mulți soluturi, citosolul va deveni o soluție hipertonică în comparație cu mediul înconjurător. Celulele fără pereți celulari pot exploda în aceste condiții.
Prea puțini soluturi din mediul înconjurător vor deveni soluție hipertonică. În acest caz, se va întâmpla contrariul, deoarece apa iese din celulă. Apa se deplasează împotriva gradientului de concentrație al soluților, trecând din zonele cu concentrație scăzută de solut în zonele cu concentrație ridicată de solut. Într-un alt sens, apa se deplasează cu gradientul de concentrație a apei, din zonele cu concentrație mare de apă în zonele cu concentrație mică de apă.
Organismele care reglează osmolaritatea celulelor lor sunt cunoscute sub numele de osmoregulatori. În mod obișnuit, celulele încearcă să își mențină citoplasma ca soluție hipertonică în comparație cu mediul înconjurător. Deși acest lucru pune anumite probleme structurale, permite apei să circule liber prin celulă și să participe la multe dintre reacțiile necesare. Dacă celulele ar fi hipotone, ar pierde în cele din urmă cea mai mare parte a apei în mediul înconjurător. Alte organisme, osmoconformatoare, au aceeași osmolaritate ca și mediul înconjurător, deși soluiții exacți pot fi diferiți. Acest lucru le asigură că nu pierd și nici nu câștigă multă apă.
.