Хипотонични, изотонични и хипертонични разтвори (тонус)

Тук имаме три различни сценария, при които клетка е потопена в различни разтвори. Клетката е кръгът в цикламен цвят, това е клетъчната мембрана. Водните молекули са означени с тези сини кръгчета, а съставките на разтвора в клетката, във водния разтвор на клетката, са означени с тези жълти кръгчета. Очевидно на диаграмата съм преувеличил размера на водните молекули и на разтворените частици спрямо размера на клетката, но така ще е по-лесно да си представим какво се случва. Ще приемем, че клетъчната мембрана, този двоен фосфолипиден слой, е полупропусклива, тя позволява на водните молекули да излизат или да влизат в клетката. Водните молекули могат да минават от вътре навън или от вън навътре. Но ще приемем, че мембраната не позволява преминаването на разтворените частици, затова я наричаме полупропусклива. Пропуска само някои частици, можем да я наречем избирателно пропусклива. Какво мислиш, че ще се случи? Първото нещо, което може да забележиш, е, че имаме по-ниска концентрация на разтворените жълти частици отвън, от колкото отвътре. Затова във всеки един момент може да има водни молекули, които се движат в правилната посока и минават от външната среда във вътрешността на клетката. Някои водни молекули може да са на точното място и да минат от вътре навън. Но какво би било по-вероятно да се случи за определен период от време? Водните молекули, които са навън, говорихме за това във видеото за осмозата, на тях разтворените частици ще им пречат по-малко. Ако тази молекула се движи в тази посока, ще стигне до мембраната и може би ще мине през нея. Докато, ако тази водна молекула се движи в тази посока, ще и пречат разтворените частици, може би тази жълта частица се сблъсква с водната молекула, която ще рикошира от нея, така че водните молекули отвътре са по-възпрепятствани. Те имат по-малък шанс да взаимодействат напълно с мембраната или да се придвижат в правилната посока. Те са възпрепятствани от тези разтворени частици. Дори да имаме водни молекули, които да се движат и в двете посоки, за определен период от време има по-голяма вероятност повече водни молекули да влязат в клетката, отколкото да излязат. Като цяло имаме нетен приток на водни молекули в клетката. При ситуация като тази, в която говорим за клетка, която е в развтор, който има по-ниска концентрация на разтвореното вещество от вътрешността на клетката, е важно да кажем, че разтвореното вещество не може да премине през мембраната. Мембраната е непропусклива за разтвореното вещество. Наричаме тази ситуация, този вид разтвор, в който е потопена клетката, наричаме го хипотоничен разтвор. Хипотоничен разтвор. Винаги, когато говорим за хипотоничен разтвор, изотоничен или хипертоничен разтвор, имаме предвид относителните концентрации на разтворено вещество, което не може да мине през определен вид мембрана. Може да си виждал/а представката "хипо" на много други места. Тя означава "по-малко от нещо", в този случай имаме по-ниска концентрация на разтвореното вещество в разтвора извън клетката в сравнение с вътрешността на клетката. Следователно ще имаме осмоза, водните молекули ще преминават от вън навътре в клетката. Това ще повлияе на клетката. Тя може да се разшири, а при много голямо налягане дори може да експлодира. Сега да минем на следващия сценарий. При него имаме почти еднаква концентрация на разтворено вещество отвън и отвътре. Поне това се опитах да нарисувам. В тази ситуация вероятността за определен период от време водна молекула да мине от вън навътре или от вътре навън е еднаква. Нямаме нетно навлизане или излизане на водни молекули. Винаги ще има водни молекули, които преминават в едната или в другата посока, но няма да има нетен приток или загуба на водни молекули. Нека го напиша, няма нетен приток или загуба. Развтори, при които имаме еднаква концентрация на разтворено вещество в разтвора извън клетката и в клетката, се наричат изотонични разтвори. Това е изотоничен разтвор. Представката "изо" се отнася до неща, които са еднакви. Концентрацията на разтвореното вещество е еднаква вън и вътре, затова нямаме нетно придвижване на водни молекули. При хипотоничния разтвор имаме водни молекули, които навлизат в клетката и тя се разширява като надуващ се балон. При изотоничния разтвор нямаме нетно движение на водни молекули. Разбира се, може би се досещаш, че при последния сценарий имаме по-висока концентрация на разтвореното вещество отвън в сравнение с вътрешността на клетката. Можем да си представим какво се случва. Първо, как се нарича този разтвор? Имам по-голяма концентрация на нещо в разтвора отвън, затова можем да използваме представката "хипер". Имаме повече от нещо, затова имаме хипертоничен разтвор. Това е хипертоничен разтвор. И тук разтвореното вещество не може да премине през мембраната, но водните молекули могат. В този случай ще имаме водни молекули, които се движат от вън навътре и от вътре навън, но е по-вероятно движението да е от вътре навън. То ще е по-малко възпрепятствано в сравнение с движението на водни молекули от вън навътре. Затова ще имаме нетно изтичане на водни молекули от клетката. Ще има по-голяма вероятност водните молекули да минат от вътре навън, от колкото от вън навътре. Защото тези отвън ще са по-възпрепятствани, ще ги спират различни неща. В тази ситуация ще имаме загуба на вода от клетката и клетката може да се "сбръчка". Тъй като ще изгуби част от собствената си вода, клетката може да се сбръчка. Това може да се наблюдава и в живите системи. Ако поставим червена кръвна клетка в хипотоничен разтвор, водата ще навлезе в нея е ще я раздуе. Клетката ще се разшири и ще изглежда като надута червена кръвна клетка. В изотоничен разтвор ще изглежда както сме свикнали да я виждаме – ще има тази малка вдлъбнатина в средата, докато в първия случай ще се разшири. Накрая, при хипертоничния разтвор водата ще напуска червената кръвна клетка, тогава ще видим, че клетката се сбръчква и се свива поради нетната загуба на водни молекули.