Die Funktion einer Zelle wird direkt von ihrer Umgebung beeinflusst, einschließlich der Substanzen, die in ihre Umgebung gelöst werden. Das Einbringen von Zellen in verschiedene Arten von Lösungen hilft sowohl Studenten als auch Wissenschaftlern, die Zellfunktion zu verstehen. Eine hypotonische Lösung hat eine drastische Wirkung auf tierische Zellen, die wichtige und charakteristische Eigenschaften einer tierischen Zelle und Zellmembranen zeigt.
Lösungen
Eine Lösung ist ein Gemisch aus zwei oder mehr Stoffen und besteht aus zwei Teilen, den gelösten Stoffen und dem Lösungsmittel. Die gelösten Stoffe sind die Stoffe, die gelöst werden, und das Lösungsmittel ist die Substanz, in der die gelösten Stoffe aufgelöst werden. Lösungen weisen eine gleichmäßige Verteilung der Lösungsmittel in der Mischung auf. Lösungen werden miteinander verglichen, indem sie als hypertonisch, isotonisch oder hypotonisch bezeichnet werden. Wenn eine Lösung hypertonisch ist, hat sie im Vergleich zu einer anderen Lösung mehr gelöste Stoffe. Eine isotonische Lösung enthält die gleiche Menge an gelösten Stoffen. Eine hypotone Lösung enthält weniger gelöste Stoffe.
Osmose
Osmose bezeichnet die Bewegung von Wasser durch eine selektiv durchlässige Membran. Eine selektiv permeable Membran ist eine Membran, die nur den Durchgang von Wassermolekülen – nicht gelösten Stoffen oder Ionen – durch die Membran ermöglicht. Bei der Osmose bewegt sich Wasser immer von einer Lösung mit einer geringen Anzahl an gelösten Stoffen zu einer mit einer hohen Anzahl an gelösten Stoffen. Wenn eine Lösung mit einer geringen Anzahl an gelösten Stoffen (hypotonisch) neben eine mit einer höheren Anzahl an gelösten Stoffen (hypertonisch) gestellt wird und durch eine selektiv durchlässige Membran getrennt, würde das Wasser aufgrund von Osmose.
Zellmembranen
Jede Zelle hat eine Membran, die die Außenseite der Zelle bedeckt; es heißt Plasmamembran. Diese Membran hat zahlreiche Funktionen, einschließlich der Trennung des Zellinhalts von der Außenwelt, des Schutzes der Zelle und des Transports von Substanzen in die und aus der Zelle. Diese Stoffe können Nährstoffe, Abfälle und Wasser sein. Tierische Zellen unterscheiden sich von denen anderer Organismen dadurch, dass ihnen eine Zellwand fehlt, die eine starre Struktur ist, die die Zelle sowohl schützt als auch ihr Form verleiht.
Tierische Zellen in hypotoner Lösung
Tierzellen haben eine Membran, die unterschiedlich durchlässig ist. Ähnlich einer selektiv permeablen Membran lässt eine differentiell permeable Membran nur bestimmte Substanzen – einschließlich Wasser, aber nicht ausschließlich Wasser – durch die Membran hindurch. Eine tierische Zelle, die in eine hypotonische Lösung gegeben wird, nimmt schnell Wasser auf, da Osmose dazu führen würde, dass das Wasser in einen Bereich mit mehr gelösten Stoffen wandert. In diesem Fall ist das das Innere der Zelle.
Eine Zelle in einer hypotonischen Lösung kann genügend Wasser aufnehmen, um die Zellmembran zu lysieren oder zu reißen, wodurch die Zelle zerstört wird. Pflanzenzellen haben eine gewisse Abwehr gegen dieses Phänomen, da ihre Zellwände das Aufbrechen der Zelle verhindern. Organismen, die in Süßwasserumgebungen leben, die normalerweise hypoton sind, verfügen oft über Mechanismen, die das Aufbrechen von Zellen verhindern. Dieses Prinzip wird oft mit roten Blutkörperchen demonstriert, die keine Abwehrmechanismen gegen Lyse haben.