Wat is het verschil tussen hypertoon, hypotoon en isotoon?

Wanneer een plant verwelkt, zakt het in en wordt het een zachte puinhoop. Verwelking treedt op wanneer water de cellen van de plant verlaat en de interne druk verstoort. Dit is een voorbeeld van een van de drie soorten toniciteit. Een oplossing kan drie categorieën toniciteit hebben ten opzichte van een andere oplossing: hypertoon, hypotoon en isotoon. Samen met osmose is toniciteit een integraal onderdeel van de goede werking van biologische systemen. Elk type toniciteit beschrijft hoe osmose zal optreden tussen verschillende oplossingen.

Osmose

Om toniciteit te begrijpen, is het belangrijk om eerst osmose te begrijpen. De netto beweging van water door een semipermeabel membraan van een gebied met een lagere concentratie aan opgeloste stoffen naar een gebied met een hogere concentratie aan opgeloste stoffen is osmose. Een opgeloste stof kan elk materiaal of elke cel zijn die een oplosmiddel oplost. Samen vormen ze een oplossing. In het menselijk lichaam kunnen opgeloste stoffen suiker, ureum, kalium of een verscheidenheid aan andere materialen zijn. Osmose is het belangrijkste middel waardoor water cellen binnenkomt en verlaat.

Hoe en waarom osmose optreedt

Bij het bestuderen van osmose is het gemakkelijker om de cellen voor te stellen als een pot met twee compartimenten vol water. Een membraan verdeelt de pot in tweeën en scheidt de compartimenten. Als geen van beide compartimenten opgeloste stoffen bevat, zal het water vrij en gelijkmatig door het membraan bewegen. Als de ene pot echter een hogere concentratie opgeloste stoffen heeft dan de andere, is de kans kleiner dat het water het gebied met de opgeloste stoffen verlaat. De meeste wetenschappers zijn van mening dat de reden hiervoor is dat de moleculen van de opgeloste stof van het membraan terugkaatsen en de watermoleculen fysiek van het membraan weg bewegen.

toniciteit

Het vermogen van een oplossing om water door het proces van osmose in of uit een cel te laten bewegen, is de toniciteit ervan. De osmotische concentratie van een cel is de totale concentratie van elke opgeloste stof in de cel. De osmotische concentratie van een cel is een maat voor het aantal osmol opgeloste stof per liter oplossing. Dit kan verschijnen als osmol/L of Osm/L. De drie categorieën van toniciteit beschrijven de osmotische concentratie van een cel tot de osmotische concentratie van de extracellulaire vloeistof eromheen.

hypertoon

Als een cel een lagere osmotische concentratie heeft dan de vloeistof eromheen, is de vloeistof hypertoon voor de cel. Het is waarschijnlijker dat water de cel verlaat en de extracellulaire vloeistof binnengaat, omdat de vloeistof een hogere concentratie opgeloste stoffen heeft. Dit zou de concentratie aan de buitenkant van de cel enigszins beïnvloeden, waardoor deze meer gelijk wordt aan de concentratie in de cel. Sommige mensen noemen hypertoniciteit celkrimp, omdat het verlies van water ervoor zorgt dat de cel kleiner wordt.

Voorbeelden van hypertonie

Zonder voldoende water zullen planten verwelken en hun stijfheid verliezen. Dit is een voorbeeld van hypertonie. Water is vanuit de plantencel naar de vloeistof daarbuiten gereisd. Zonder dat het water tegen de celwanden drukt, verliezen de cellen en de plant de turgordruk. Als de plant water krijgt, kan deze zijn stijfheid terugkrijgen. Bij mensen, als rode bloedcellen een oplossing binnendringen met een hogere concentratie opgeloste stoffen, zal het verlies van water ervoor zorgen dat een aantal van de celfuncties mislukken.

Hypertoniciteit omzeilen

Sommige wezens en organismen hebben methoden ontwikkeld om hypertonie te voorkomen of te compenseren. Zout water is hypertoon voor de vissen die erin leven. Hierdoor verliezen vissen van nature een aanzienlijke hoeveelheid water. Dit gebeurt wanneer de vissen een gasuitwisseling uitvoeren met het zeewater. Om het verlies aan water te compenseren, consumeren vissen grote hoeveelheden van het zoute water. Vervolgens scheiden ze het overtollige zout uit. Dit is het proces van osmoregulatie.

hypotoon

Als een cel een hogere osmotische concentratie heeft dan de vloeistof eromheen, is de vloeistof hypotoon voor de cel. Dit betekent op zijn beurt dat het waarschijnlijker is dat water van de vloeistof de cel in gaat. Hierdoor kan de cel er opgeblazen of gezwollen uitzien. Dierlijke cellen hebben geen celwanden. Zonder een beschermende celwand kan overmatige diffusie van water in de cel de cel doen scheuren. Bij planten beschermt de celwand de cel echter. Dit draagt ​​bij aan de turgordruk van de plant en zorgt voor meer stijfheid.

Hyponatriëmie

Een van de mogelijke effecten van hypotonie in het menselijk lichaam is hyponatriëmie of een overdosis water. Wanneer een persoon een overmatige hoeveelheid water drinkt, wordt de uitwendige zoutoplossing verdund. Om gelijkwaardige osmotische concentraties te bereiken, stroomt het water vervolgens de bloedcellen in. Symptomen van hyponatriëmie zijn misselijkheid, hoofdpijn, verwardheid en vermoeidheid. Als de bloedcellen van de hersenen opzwellen en scheuren, kan hyponatriëmie mogelijk fataal zijn. Deze aandoening komt vaker voor bij zuigelingen, omdat hun kleine lichaam niet tegen veel water kan.

Isotoon

In tegenstelling tot de andere twee vormen van toniciteit, beschrijft isotoniciteit zowel de cel als de extracellulaire vloeistof eromheen als gelijke osmotische concentraties. Hierdoor kan water vrij bewegen tussen de cel en de vloeistof. Bovendien krimpt of zet de cel niet uit omdat de concentratie tussen de twee gebieden gelijk blijft. De snelheid van waterdiffusie is in beide richtingen hetzelfde, zowel in als uit de cel.

Isotoniteit in het lichaam

Over het algemeen zijn isotone omstandigheden ideaal voor cellen zoals rode bloedcellen. Hypertone situaties zorgen ervoor dat de cellen krimpen en hun vermogen om goed te functioneren verliezen. Hypotone situaties zorgen ervoor dat de cel opzwelt en breekt. Omdat het essentieel is voor rode bloedcellen om hun functie te behouden, heeft het menselijk lichaam een ​​aantal homeostatische functies die zorgen voor een stabiele interne toestand. Een van deze aandoeningen is de toniciteit van de extracellulaire vloeistof ten opzichte van de rode bloedcellen.