מה קורה לתא בעלי חיים כאשר הוא ממוקם בתמיסה היפוטונית?

תפקודו של תא מושפע ישירות מסביבתו, כולל החומרים המומסים לסביבתו. הצבת תאים בסוגים שונים של פתרונות עוזרת לסטודנטים וגם למדענים להבין את תפקוד התאים. לתמיסה היפוטונית השפעה דרסטית על תאי בעלי חיים המדגימה תכונות חשובות ומובחנות של תא בעלי חיים וממברנות התא.

תמיסה היא תערובת של שניים או יותר חומרים והיא מורכבת משני חלקים, המומסים והממיס. המומסים הם החומרים המומסים, והממיס הוא החומר שמומסים אליו המומסים. לפתרונות יש פיזור אחיד של ממסים בכל התערובת. פתרונות מושווים זה לזה על ידי תיאורם כהיפרטוני, איזוטוני או היפוטוני. אם פתרון הוא היפרטוני, יש לו יותר מומסים יחסית לפתרון אחר. לתמיסה איזוטונית יש אותה כמות של מומסים. לתמיסה היפוטונית יש פחות מומסים.

אוסמוזה מתייחס לתנועת מים דרך קרום חדיר סלקטיבי. קרום חדיר סלקטיבי הוא קרום המאפשר מעבר רק של מולקולות מים - לא מומסים או יונים - דרך הממברנה. באוסמוזה, מים עוברים תמיד מתמיסה עם מספר מומס נמוך למצב עם מספר גבוה של מומסים. אם פתרון עם מספר מומס נמוך (היפוטוני) ממוקם ליד אחד עם מספר גבוה יותר של מומסים (היפרטוני) והוא מופרדים על ידי קרום חדיר סלקטיבי, המים יעברו מהפתרון ההיפוטוני לתמיסה ההיפרטונית עקב סְפִיגָה.

לכל תא יש קרום המכסה את החלק החיצוני של התא; זה נקרא קרום פלזמה. לקרום זה יש פונקציות רבות, כולל שמירה על תוכן התא המופרד מהעולם החיצון, הגנה על התא והעברת חומרים לתא ומחוצה לו. חומרים אלה יכולים להיות חומרים מזינים, פסולת ומים. תאי בעלי חיים שונים מאלה של אורגניזמים אחרים בכך שהם חסרים דופן תא, שהוא מבנה נוקשה המגן על התא וגם נותן לו צורה.

לתאי בעלי חיים יש קרום חדיר דיפרנציאלי. בדומה לקרום חדיר סלקטיבי, קרום חדיר דיפרנציאלי מאפשר רק לחומרים מסוימים - כולל מים, אך לא רק מים - לעבור דרך הממברנה. תא בעלי חיים שמונח בתמיסה היפוטונית יזכה במהירות במים, מכיוון שאוסמוזה תגרום למים לעבור לאזור עם יותר מומסים. במקרה זה, זהו החלק הפנימי של התא.

תא בתמיסה היפוטונית עשוי לזכות בכמות מספקת כדי לברר, או להיקרע, את קרום התא, ההורס את התא. לתאי הצמח יש הגנה מסוימת מפני תופעה זו מכיוון שקירות התא שלהם מונעים את קריעת התא. לאורגניזמים החיים בסביבות מים מתוקים, שהם בדרך כלל היפוטוניים, יש לרוב מנגנונים המסייעים במניעת קרע תאים. עיקרון זה מודגם לעיתים קרובות עם כדוריות דם אדומות, שאין להן מנגנונים להתגונן מפני התמוגגות.