Тоничность
 | Эта статья требует дополнительных цитат для проверки . ( февраль 2018 г. ) |
В химической биологии тоничность является мерой эффективного градиента осмотического давления ; Водный потенциал двух растворов, разделенных частично проницательной клеточной мембраной . Тоничность зависит от относительной концентрации селективных мембранных растворенных веществ на клеточной мембране, которая определяет направление и степень осмотического потока . Он обычно используется при описании реакции на припухлом к ухудшению клеток, погруженных в внешний раствор.
В отличие от осмотического давления, на тоничность влияет только растворенные вещества, которые не могут пересечь мембрану, поскольку только они оказывают эффективное осмотическое давление. Растворы, способные свободно пересекать мембрану, не влияют на тоничность, потому что они всегда будут уравновешиваться с равными концентрациями на обеих сторонах мембраны без чистого движения растворителя. Это также фактор, влияющий на пропитанность .
Существует три классификации тоничности, которые может иметь одно решение по сравнению с другим: гипертоническим , гипотоническим и изотоническим . [ 1 ] Примером гипотонического раствора является дистиллированная вода.
Гипертоновое решение
[ редактировать ]
Гипертонный раствор имеет большую концентрацию непревзойденных растворенных веществ , чем другой раствор. [ 2 ] В биологии тоничность раствора обычно относится к его концентрации растворенного вещества по сравнению с другим раствором на противоположной стороне клеточной мембраны ; Решение за пределами клетки называется гипертоническим, если он имеет большую концентрацию растворенных веществ, чем цитозоль внутри клетки. Когда клетка погружается в гипертонный раствор, осмотическое давление имеет тенденцию заставлять воду вытекать из клетки, чтобы сбалансировать концентрации растворенных веществ по обе стороны клеточной мембраны. Цитозоль, наоборот, классифицируется как гипотонический, противоположный внешнему раствору. [ 3 ] [ 4 ]
Когда растительные клетки находятся в гипертоническом растворе, гибкая клеточная мембрана отстраняется от жесткой клеточной стенки , но остается соединенной к клеточной стенке в точках, называемых Plasmodesmata . Клетки часто приобретают появление Pinkushion , и Plasmodesmata почти перестают функционировать, потому что они становятся сужными, состояние, известное как плазмолиз . В растительных клетках термины изотонические, гипотонические и гипертонические нельзя использовать точно точно, потому что давление, оказываемое клеточной стенкой, значительно влияет на точку осмотического равновесия. [ 5 ]
Некоторые организмы развили сложные методы обхода гипертоничности. Например, соленая вода является гипертонической для рыб , которые живут в ней. Поскольку рыба нуждается в большой площади поверхности в жабрах в контакте с морской водой для газового обмена , они осмотически теряют воду в море из клеток жабры. Они реагируют на потерю, выпивая большое количество соленой воды и активно выделяя лишнюю соль. [ 6 ] Этот процесс называется Osmoregulation . [ 7 ]
Гипотоническое решение
[ редактировать ]
Гипотонический раствор имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор. В биологии раствор за пределами клетки называется гипотоническим, если он имеет более низкую концентрацию растворенных веществ по сравнению с цитозолем . Из -за осмотического давления вода диффундирует в клетку, а клетка часто кажется тургической или раздутой. Для клеток без клеточной стенки , таких как клетки животных, если градиент достаточно велик, поглощение избыточной воды может вызывать достаточное давление, чтобы индуцировать цитолиз или разрывы клетки. Когда растительные клетки находятся в гипотоническом растворе, центральная вакуоль приносит дополнительную воду и толкает клеточную мембрану к клеточной стенке. Из -за жесткости клеточной стенки она отталкивает назад, предотвращая разрыв клетки. Это называется тургорным давлением . [ 8 ]
Изотоника
[ редактировать ]
Решение является изотоническим, когда его эффективная концентрация осмоля такая же, как и у другого решения. В биологии растворы по обе стороны клеточной мембраны являются изотоническими, если концентрация растворенных веществ вне клетки равна концентрации растворенных веществ внутри клетки. В этом случае ячейка не набухает и не сокращается, потому что нет градиента концентрации, чтобы индуцировать диффузию большого количества воды через клеточную мембрану. Молекулы воды свободно диффундируют через плазматическую мембрану в обоих направлениях, и, поскольку скорость диффузии воды одинакова в каждом направлении, ячейка не будет ни увеличиваться, ни не терять воду.
Изосоморлярный раствор может быть гипотоническим, если растворенное вещество способно проникнуть в клеточную мембрану. Например, изосомолярная мочевина -это гипотонический или эритроциты, вызывая их лизис . Это связано с тем, что мочевина попадает в клетку вниз по градиенту концентрации, за которой следует вода. Осмолярность нормального физиологического раствора , 9 граммов NaCl, растворенных в воде до общего объема одного литра, является близким приближением к осмолярности NaCl в крови (около 290 мосмов / л ). Таким образом, нормальный физиологический раствор является почти изотоническим до плазмы крови. Ни ионы натрия, ни хлорид не могут свободно проходить через плазматическую мембрану, в отличие от мочевины .
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Sperelakis, Nicholas (2011). Книга Physiology Cell Physiology: Основы мембранной биофизики . Академическая пресса. п. 288. ISBN 978-0-12-387738-3 .
- ^ Бакли, Гейб (20 января 2017 г.). «Гипертоновое решение». В BiologyDictionary.net (ред.). Биологический словарь (онлайн изд.). BiologyDictionary.net . Получено 19 августа 2021 года .
- ^ Проект Libretexts: медицина (18 июля 2018 года). "3.3c - тоничность". Анатомия и физиология (безграничная) (онлайн -ред.). med.libretexts.org/ . Получено 19 августа 2021 года .
- ^ Аргиропулос, Кристос; Рондон-Берриос, Хелберт; Радж, Доминик С; Малхотра, Дипак; Агаба, Эммануэль I; Роршхейб, Марк; Хитан, Зейд; Мурата, Глен Х; Шапиро, Джозеф I.; Tzamaloukas, Antonios H (2 мая 2016 г.). «Гипертоничность: патофизиологическая концепция и экспериментальные исследования» . Cureus . 8 (5): E596. doi : 10.7759/cureus.596 . PMC 4895078 . PMID 27382523 .
- ^ Lodish, Харви; Берк, Арнольд; Зипурский, С. Лоуренс; Мацудайра, Пол; Балтимор, Дэвид; Дарнелл, Джеймс (2000). «Осмос, водные каналы и регуляция объема клеток». Молекулярная клеточная биология (4 -е изд.). Нью -Йорк: WH Freeman and Company . Получено 19 августа 2021 года .
- ^ Soult, Эллисон (2020). «8.4 - осмос и диффузия». В Университете Кентукки (ред.). Химия для союзного здоровья . Открытый образовательный ресурс (OER) Проект Libretexts . Получено 19 августа 2021 года .
- ^ Ортис, RM (июнь 2001 г.). «Осморгуляция у морских млекопитающих» . Журнал экспериментальной биологии . 204 (Pt 11): 1831–44. doi : 10.1242/jeb.204.11.1831 . PMID 11441026 .
- ^ «Определение - гипотонический» . Свободный словарь . Получено 23 августа 2012 года .