Quina diferència hi ha entre hipertònic, hipotònic i isotònic?

Quan una planta es marceix, s'enfonsa i es converteix en un embolic suau. El marceixement es produeix quan l'aigua surt de les cèl·lules de la planta i altera la seva pressió interna. Aquest és un exemple d'un dels tres tipus de tonicitat. Una solució pot tenir tres categories de tonicitat en relació amb una altra solució: hipertònica, hipotònica i isotònica. Juntament amb l'osmosi, la tonicitat és integral perquè els sistemes biològics funcionin correctament. Cada tipus de tonicitat descriu com es produirà l'osmosi entre diferents solucions.

Osmosi

Per entendre la tonicitat, primer és important entendre l'osmosi. El moviment net de l'aigua a través d'una membrana semipermeable des d'una àrea amb una concentració de solut més baixa a una àrea amb una concentració de solut més alta és l'osmosi. Un solut pot ser qualsevol material o cèl·lula que dissol un dissolvent. Junts, formen una solució. En el cos humà, els soluts poden ser sucre, urea, potassi o una varietat d'altres materials. L'osmosi és el principal mitjà pel qual l'aigua entra i surt de les cèl·lules.

Com i per què es produeix l'osmosi

Quan s'estudia l'osmosi, és més fàcil imaginar les cèl·lules com un pot amb dos compartiments plens d'aigua. Una membrana divideix el pot per la meitat i separa els compartiments. Si cap dels compartiments conté soluts, l'aigua es mourà per la membrana de manera lliure i igual. Tanmateix, si un pot té una concentració de solut més alta que l'altre, és menys probable que l'aigua surti de la zona amb els soluts. La majoria dels científics donen suport que la raó d'això és que les molècules de solut reboten de la membrana i allunyen físicament les molècules d'aigua de la membrana.

Tonicitat

La capacitat d'una solució per forçar l'aigua a entrar o sortir d'una cèl·lula mitjançant el procés d'osmosi és la seva tonicitat. La concentració osmòtica d'una cèl·lula és la concentració total de cada solut de la cèl·lula. La concentració osmòtica d'una cèl·lula és una mesura del nombre d'osmols de solut per litre de solució. Això pot aparèixer com a osmol/L o Osm/L. Les tres categories de tonicitat descriuen la concentració osmòtica d'una cèl·lula a la concentració osmòtica del líquid extracel·lular al seu voltant.

Hipertònic

Si una cèl·lula té una concentració osmòtica més baixa que el líquid que l'envolta, el líquid és hipertònic per a la cèl·lula. És més probable que l'aigua surti de la cèl·lula i entri al líquid extracel·lular perquè el líquid té una concentració més alta de soluts. Això afectaria lleugerament la concentració a l'exterior de la cèl·lula, fent-la més igual a la concentració dins de la cèl·lula. Alguns individus anomenen contracció cel·lular d'hipertonicitat, perquè la pèrdua d'aigua fa que la cèl·lula es redueixi de mida.

Exemples d'hipertonicitat

Sense aigua adequada, les plantes es marciran i perdran la seva rigidesa. Aquest és un exemple d'hipertonicitat. L'aigua ha viatjat des de l'interior de la cèl·lula vegetal fins al fluid que hi ha fora. Sense que l'aigua pressioni contra les parets cel·lulars, les cèl·lules i la planta perden pressió de turgència. Si la planta rep aigua, podrà recuperar la seva rigidesa. En humans, si els glòbuls vermells entren en una solució que té una concentració de solut més alta, la pèrdua d'aigua farà que fallin algunes de les funcions de la cèl·lula.

Eludir la hipertonicitat

Algunes criatures i organismes han desenvolupat mètodes per protegir o compensar la hipertonicitat. L'aigua salada és hipertònica per als peixos que hi viuen. Per això, els peixos perden naturalment una quantitat important d'aigua. Això passa quan els peixos fan un intercanvi de gas amb l'aigua del mar. Per compensar la pèrdua d'aigua, els peixos consumeixen grans quantitats d'aigua salada. Després excreten l'excés de sal. Aquest és el procés d'osmorregulació.

Hipotònica

Si una cèl·lula té una concentració osmòtica més alta que el líquid que l'envolta, el líquid és hipotònic per a la cèl·lula. Al seu torn, això significa que és més probable que l'aigua viatgi des del fluid a la cèl·lula. Això pot fer que la cèl·lula sembli inflada o turgida. Les cèl·lules animals no tenen parets cel·lulars. Sense una paret cel·lular protectora, l'excés de difusió d'aigua a la cèl·lula pot provocar la ruptura de la cèl·lula. Tanmateix, a les plantes, la paret cel·lular protegeix la cèl·lula. Això contribueix a la pressió de turgència de la planta i proporciona una major rigidesa.

Hyponatrèmia

Un dels possibles efectes de la hipotonicitat en el cos humà és la hiponatremia o la sobredosi d'aigua. Quan una persona beu una quantitat excessiva d'aigua, la solució de sal exterior es dilueix. Per tal d'assolir concentracions osmòtiques equivalents, l'aigua entra a les cèl·lules sanguínies. Els símptomes de la hiponatremia són nàusees, mals de cap, confusió i fatiga. Si les cèl·lules sanguínies del cervell s'inflen i es trenquen, la hiponatremia podria ser mortal. Aquesta condició és més freqüent en els nadons, ja que els seus cossos petits no poden suportar nivells elevats d'aigua.

Isotònic

A diferència de les altres dues formes de tonicitat, la isotonicitat descriu tant la cèl·lula com el líquid extracel·lular que l'envolta com a concentracions osmòtiques iguals. Per això, l'aigua es pot moure lliurement entre la cèl·lula i el fluid. A més, la cèl·lula no es redueix ni s'expandeix perquè la concentració es manté equivalent entre les dues àrees. La velocitat de difusió de l'aigua és la mateixa en qualsevol direcció, tant dins com fora de la cèl·lula.

Isotonicitat en el cos

En general, les condicions isotòniques són ideals per a cèl·lules com els glòbuls vermells. Les situacions hipertòniques fan que les cèl·lules es redueixin i perdin la seva capacitat per funcionar correctament. Les situacions hipotòniques fan que la cèl·lula s'inflor i es trenqui. Com que és integral que els glòbuls vermells mantinguin la seva funció, el cos humà té una sèrie de funcions homeostàtiques que mantenen un estat estable de condicions internes. Una d'aquestes condicions és la tonicitat del líquid extracel·lular en relació amb els glòbuls vermells.