რა განსხვავებაა ჰიპერტონულ, ჰიპოტონურ და იზოტონურს შორის?

როდესაც მცენარე ჭკნება, ის იშლება და ხდება რბილი არეულობა. ჭკნობა ხდება მაშინ, როდესაც წყალი ტოვებს მცენარის უჯრედებს და არღვევს მის შიდა წნევას. ეს არის ტონიკის სამი ტიპის ერთ-ერთი მაგალითი. ხსნარს შეიძლება ჰქონდეს სამი კატეგორიის ტონიკი სხვა ხსნართან შედარებით: ჰიპერტონული, ჰიპოტონური და იზოტონური. ოსმოზთან ერთად, ტონუსობა განუყოფელია ბიოლოგიური სისტემების სწორად მუშაობისთვის. ტონიკის თითოეული ტიპი აღწერს, თუ როგორ მოხდება ოსმოზი სხვადასხვა ხსნარებს შორის.

ოსმოზი

ტონუსის გასაგებად, პირველ რიგში მნიშვნელოვანია ოსმოსის გაგება. წყლის წმინდა მოძრაობა ნახევრად გამტარ მემბრანაზე დაბალი ხსნარის კონცენტრაციის უბნიდან უფრო მაღალი ხსნარის კონცენტრაციის ზონამდე არის ოსმოზი. გამხსნელი შეიძლება იყოს ნებისმიერი მასალა ან უჯრედი, რომელსაც ხსნის გამხსნელი. ისინი ერთად ქმნიან გამოსავალს. ადამიანის ორგანიზმში ხსნადი შეიძლება იყოს შაქარი, შარდოვანა, კალიუმი ან სხვა სხვადასხვა მასალა. ოსმოზი არის ძირითადი საშუალება, რომლის მეშვეობითაც წყალი შედის და გამოდის უჯრედებში.

როგორ და რატომ ხდება ოსმოზი

ოსმოსის შესწავლისას უფრო ადვილია უჯრედების წარმოდგენა, როგორც ქილა წყლით სავსე ორი განყოფილებით. მემბრანა ყოფს ქილას შუაზე და ჰყოფს კუპეებს. თუ არცერთი განყოფილება არ შეიცავს ხსნარს, წყალი გარსში თავისუფლად და თანაბრად გადავა. თუმცა, თუ ერთ ქილას აქვს გამხსნელი ნივთიერების უფრო მაღალი კონცენტრაცია, ვიდრე მეორეს, წყალი ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გამოვიდეს ხსნარებთან ერთად. მეცნიერთა უმეტესობა მხარს უჭერს, რომ ამის მიზეზი არის ის, რომ გამხსნელი ნივთიერების მოლეკულები იხსნება მემბრანიდან და ფიზიკურად აშორებს წყლის მოლეკულებს მემბრანისგან.

ტონუსი

ხსნარის უნარი, აიძულოს წყალი გადავიდეს უჯრედში ან გამოვიდეს ოსმოსის პროცესში, არის მისი ტონუსი. უჯრედის ოსმოსური კონცენტრაცია არის უჯრედში არსებული ყველა გამხსნელი ნივთიერების მთლიანი კონცენტრაცია. უჯრედის ოსმოსური კონცენტრაცია არის გამხსნელი ნივთიერების ოსმოლების რაოდენობის საზომი ლიტრ ხსნარზე. ეს შეიძლება გამოჩნდეს როგორც osmol/L ან Osm/L. ტონიკის სამი კატეგორია აღწერს უჯრედის ოსმოსურ კონცენტრაციას მის ირგვლივ უჯრედგარე სითხის ოსმოსურ კონცენტრაციას.

ჰიპერტონული

თუ უჯრედს აქვს უფრო დაბალი ოსმოსური კონცენტრაცია, ვიდრე მის ირგვლივ არსებული სითხე, სითხე უჯრედისთვის ჰიპერტონულია. წყალი უფრო მეტად გამოდის უჯრედიდან და შედის უჯრედგარე სითხეში, რადგან სითხეს აქვს გამხსნელების უფრო მაღალი კონცენტრაცია. ეს ოდნავ იმოქმედებს უჯრედის გარე კონცენტრაციაზე, რაც მას უჯრედში არსებულ კონცენტრაციას უფრო უტოლდება. ზოგიერთი ინდივიდი ჰიპერტონულობას უწოდებს უჯრედის შეკუმშვას, რადგან წყლის დაკარგვა იწვევს უჯრედის ზომის შემცირებას.

ჰიპერტონიურობის მაგალითები

საკმარისი წყლის გარეშე მცენარე ჭკნება და დაკარგავს სიმტკიცეს. ეს არის ჰიპერტონიურობის მაგალითი. წყალი მიედინება მცენარის უჯრედიდან მის გარეთ არსებულ სითხეში. თუ წყალი არ აჭერს უჯრედის კედლებს, უჯრედები და მცენარე კარგავენ ტურგორის წნევას. თუ მცენარე წყალს მიიღებს, ის შეძლებს სიხისტის აღდგენას. ადამიანებში, თუ სისხლის წითელი უჯრედები შედიან ხსნარში, რომელსაც აქვს ხსნარის უფრო მაღალი კონცენტრაცია, წყლის დაკარგვა გამოიწვევს უჯრედის რიგი ფუნქციების დარღვევას.

ჰიპერტონიურობის გვერდის ავლით

ზოგიერთმა არსებამ და ორგანიზმმა შეიმუშავა ჰიპერტონიურობისგან დაცვის ან კომპენსაციის მეთოდები. მარილიანი წყალი ჰიპერტონიულია მასში მცხოვრები თევზისთვის. ამის გამო თევზი ბუნებრივად კარგავს წყლის მნიშვნელოვან რაოდენობას. ეს ხდება მაშინ, როდესაც თევზი ახორციელებს გაზის გაცვლას ზღვის წყალთან. წყლის დანაკარგის კომპენსაციისთვის თევზი მოიხმარს მარილის წყალს დიდი რაოდენობით. შემდეგ ისინი გამოყოფენ ზედმეტ მარილს. ეს არის ოსმორეგულაციის პროცესი.

ჰიპოტონური

თუ უჯრედს აქვს უფრო მაღალი ოსმოსური კონცენტრაცია, ვიდრე მის გარშემო არსებული სითხე, სითხე უჯრედისთვის ჰიპოტონურია. თავის მხრივ, ეს ნიშნავს, რომ წყალი უფრო მეტად გადადის სითხიდან უჯრედში. ამან შეიძლება უჯრედი გაბერილი ან დაბურული გამოჩნდეს. ცხოველურ უჯრედებს არ გააჩნიათ უჯრედის კედლები. უჯრედის დამცავი კედლის გარეშე, უჯრედში წყლის გადაჭარბებულმა დიფუზიამ შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის რღვევა. თუმცა, მცენარეებში უჯრედის კედელი იცავს უჯრედს. ეს ხელს უწყობს მცენარის ტურგორის წნევას და უზრუნველყოფს უფრო მეტ სიმტკიცეს.

ჰიპონატრიემია

ჰიპოტონურობის ერთ-ერთი შესაძლო ეფექტი ადამიანის ორგანიზმში არის ჰიპონატრიემია ან წყლის გადაჭარბება. როდესაც ადამიანი სვამს ჭარბი რაოდენობით წყალს, გარე მარილის ხსნარი განზავდება. იმისთვის, რომ მიაღწიოს ეკვივალენტურ ოსმოსურ კონცენტრაციას, წყალი შემდეგ მიედინება სისხლის უჯრედებში. ჰიპონატრიემიის სიმპტომებია გულისრევა, თავის ტკივილი, დაბნეულობა და დაღლილობა. თუ თავის ტვინის სისხლის უჯრედები იფეთქება და გასკდება, ჰიპონატრიემია შესაძლოა ფატალური იყოს. ეს მდგომარეობა უფრო ხშირია ჩვილებში, რადგან მათი პატარა სხეული ვერ იტანს წყლის მაღალ დონეს.

იზოტონური

ტონიკის სხვა ორი ფორმისგან განსხვავებით, იზოტონურობა აღწერს როგორც უჯრედს, ასევე მის გარშემო არსებულ უჯრედგარე სითხეს, როგორც თანაბარი ოსმოსური კონცენტრაციის მქონე. ამის გამო წყალი თავისუფლად მოძრაობს უჯრედსა და სითხეს შორის. გარდა ამისა, უჯრედი არ იკუმშება ან ფართოვდება, რადგან კონცენტრაცია ორ უბანს შორის ექვივალენტური რჩება. წყლის დიფუზიის სიჩქარე ერთნაირია ორივე მიმართულებით, როგორც უჯრედში, ასევე მის გარეთ.

იზოტონურობა სხეულში

ზოგადად, იზოტონური პირობები იდეალურია ისეთი უჯრედებისთვის, როგორიცაა სისხლის წითელი უჯრედები. ჰიპერტონული სიტუაციები იწვევს უჯრედების შემცირებას და სათანადო ფუნქციონირების უნარს. ჰიპოტონური სიტუაციები იწვევს უჯრედის შებერვას და გახეთქვას. იმის გამო, რომ სისხლის წითელი უჯრედებისთვის აუცილებელია მათი ფუნქციის შენარჩუნება, ადამიანის სხეულს აქვს მრავალი ჰომეოსტატიკური ფუნქცია, რომელიც ინარჩუნებს შინაგანი მდგომარეობის სტაბილურ მდგომარეობას. ერთ-ერთი ასეთი პირობაა უჯრედგარე სითხის ტონუსი სისხლის წითელ უჯრედებთან მიმართებაში.