La fonction d'une cellule est directement influencée par son environnement, y compris les substances qui sont dissoutes dans son environnement. Placer des cellules dans différents types de solutions aide à la fois les étudiants et les scientifiques à comprendre la fonction cellulaire. Une solution hypotonique a un effet drastique sur les cellules animales qui démontre des propriétés importantes et distinctives d'une cellule animale et des membranes cellulaires.
Solutions
Une solution est un mélange de deux substances ou plus et est composée de deux parties, les solutés et le solvant. Les solutés sont les substances qui sont dissoutes et le solvant est la substance dans laquelle les solutés sont dissous. Les solutions ont une répartition uniforme des solvants dans tout le mélange. Les solutions sont comparées entre elles en les décrivant comme hypertoniques, isotoniques ou hypotoniques. Si une solution est hypertonique, elle a plus de solutés par rapport à une autre solution. Une solution isotonique a la même quantité de solutés. Une solution hypotonique a moins de solutés.
Osmose
L'osmose fait référence au mouvement de l'eau à travers une membrane sélectivement perméable. Une membrane sélectivement perméable est une membrane qui permet uniquement le passage des molécules d'eau - et non des solutés ou des ions - à travers la membrane. En osmose, l'eau passe toujours d'une solution avec un faible nombre de solutés à une solution avec un nombre élevé de solutés. Si une solution avec un faible nombre de solutés (hypotonique) est placée à côté d'une solution avec un nombre plus élevé de solutés (hypertonique) et est séparés par une membrane sélectivement perméable, l'eau passerait de la solution hypotonique à la solution hypertonique en raison de osmose.
Membranes cellulaires
Chaque cellule a une membrane qui recouvre l'extérieur de la cellule; ça s'appelle une membrane plasmique. Cette membrane a de nombreuses fonctions, notamment la séparation du contenu de la cellule du monde extérieur, la protection de la cellule et le déplacement des substances à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Ces substances peuvent être des nutriments, des déchets et de l'eau. Les cellules animales sont différentes de celles des autres organismes en ce qu'elles n'ont pas de paroi cellulaire, qui est une structure rigide qui à la fois protège la cellule et lui donne sa forme.
Cellules animales en solution hypotonique
Les cellules animales ont une membrane qui est différentiellement perméable. Semblable à une membrane à perméabilité sélective, une membrane à perméabilité différentielle ne permet qu'à certaines substances - y compris l'eau, mais pas exclusivement l'eau - de traverser la membrane. Une cellule animale placée dans une solution hypotonique gagnera rapidement de l'eau, car l'osmose entraînerait le déplacement de l'eau vers une zone contenant plus de solutés. Dans ce cas, c'est l'intérieur de la cellule.
Une cellule dans une solution hypotonique peut gagner suffisamment d'eau pour lyser ou rompre la membrane cellulaire, ce qui détruit la cellule. Les cellules végétales ont une certaine défense contre ce phénomène car leurs parois cellulaires empêchent la cellule de se rompre. Les organismes qui vivent dans des environnements d'eau douce, qui sont généralement hypotoniques, ont souvent des mécanismes qui aident à empêcher la rupture des cellules. Ce principe est souvent démontré avec les globules rouges, qui n'ont aucun mécanisme pour se défendre contre la lyse.