Τι συμβαίνει σε ένα ζωικό κύτταρο όταν τοποθετείται σε υποτονικό διάλυμα;

Η λειτουργία ενός κυττάρου επηρεάζεται άμεσα από το περιβάλλον του, συμπεριλαμβανομένων των ουσιών που διαλύονται στο περιβάλλον του. Η τοποθέτηση κυττάρων σε διαφορετικούς τύπους λύσεων βοηθά τόσο τους μαθητές όσο και τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη λειτουργία των κυττάρων. Ένα υποτονικό διάλυμα έχει δραστική επίδραση στα ζωικά κύτταρα που καταδεικνύουν σημαντικές και διακριτικές ιδιότητες ενός ζωικού κυττάρου και των κυτταρικών μεμβρανών.

Ένα διάλυμα είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων ουσιών και αποτελείται από δύο μέρη, τις διαλυτές ουσίες και τον διαλύτη. Οι διαλυτές ουσίες είναι οι ουσίες που διαλύονται και ο διαλύτης είναι η ουσία στην οποία διαλύονται. Τα διαλύματα έχουν ομοιόμορφη κατανομή διαλυτών σε όλο το μείγμα. Οι λύσεις συγκρίνονται μεταξύ τους περιγράφοντας τις ως υπερτονικές, ισοτονικές ή υποτονικές. Εάν ένα διάλυμα είναι υπερτονικό, έχει περισσότερες διαλυτές ουσίες σε σχέση με μια άλλη λύση. Ένα ισοτονικό διάλυμα έχει την ίδια ποσότητα διαλυτών. Μια υποτονική λύση έχει λιγότερες διαλυτές ουσίες.

Η όσμωση αναφέρεται στην κίνηση του νερού μέσω μιας επιλεκτικά διαπερατής μεμβράνης. Μια επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη είναι μια μεμβράνη που επιτρέπει μόνο τη διέλευση μορίων νερού - όχι διαλυτών ή ιόντων - μέσω της μεμβράνης. Στην όσμωση, το νερό μετακινείται πάντα από ένα διάλυμα με χαμηλό αριθμό διαλυτών σε ένα με μεγάλο αριθμό διαλυμάτων. Εάν ένα διάλυμα με χαμηλό αριθμό διαλυτών (υποτονικό) τοποθετείται δίπλα σε ένα με μεγαλύτερο αριθμό διαλυμάτων (υπερτονικό) και είναι χωρισμένη από μια επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη, το νερό θα μετακινηθεί από το υποτονικό διάλυμα στο υπερτονικό διάλυμα λόγω ώσμωση.

Κάθε κύτταρο έχει μια μεμβράνη που καλύπτει το εξωτερικό του κυττάρου. ονομάζεται μεμβράνη πλάσματος. Αυτή η μεμβράνη έχει πολλές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της διατήρησης του περιεχομένου του κυττάρου ξεχωριστά από τον εξωτερικό κόσμο, της προστασίας του κυττάρου και των κινούμενων ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο. Αυτές οι ουσίες μπορεί να είναι θρεπτικά συστατικά, απόβλητα και νερό. Τα ζωικά κύτταρα διαφέρουν από εκείνα άλλων οργανισμών στο ότι δεν διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο είναι μια άκαμπτη δομή που προστατεύει τόσο το κύτταρο όσο και το δίνει.

Τα ζωικά κύτταρα έχουν μια μεμβράνη που διαφέρει διαπερατά. Παρόμοια με μια επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη, μια διαφορικά διαπερατή μεμβράνη επιτρέπει μόνο σε ορισμένες ουσίες - συμπεριλαμβανομένου του νερού, αλλά όχι αποκλειστικά του νερού - να διέλθουν από τη μεμβράνη. Ένα ζωικό κύτταρο που τοποθετείται σε υποτονικό διάλυμα θα κερδίσει γρήγορα νερό, επειδή η όσμωση θα έκανε το νερό να μετακινηθεί σε μια περιοχή με περισσότερες διαλυτές ουσίες. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτό είναι το εσωτερικό του κελιού.

Ένα κύτταρο σε ένα υποτονικό διάλυμα μπορεί να αποκτήσει αρκετό νερό για να λύσει ή να σπάσει, την κυτταρική μεμβράνη, η οποία καταστρέφει το κύτταρο. Τα φυτικά κύτταρα έχουν κάποια άμυνα ενάντια σε αυτό το φαινόμενο επειδή τα κυτταρικά τους τοιχώματα εμποδίζουν το ρήξη του κυττάρου. Οι οργανισμοί που ζουν σε περιβάλλον γλυκού νερού, οι οποίοι συνήθως είναι υποτονικοί, έχουν συχνά μηχανισμούς που βοηθούν στην πρόληψη της ρήξης των κυττάρων. Αυτή η αρχή αποδεικνύεται συχνά με ερυθρά αιμοσφαίρια, τα οποία δεν έχουν μηχανισμούς για την άμυνα κατά της λύσης.