Wat gebeurt er met een dierlijke cel wanneer deze in een hypotone oplossing wordt geplaatst?

De functie van een cel wordt direct beïnvloed door zijn omgeving, inclusief de stoffen die in zijn omgeving worden opgelost. Door cellen in verschillende soorten oplossingen te plaatsen, kunnen zowel studenten als wetenschappers de celfunctie begrijpen. Een hypotone oplossing heeft een drastisch effect op dierlijke cellen die belangrijke en onderscheidende eigenschappen van een dierlijke cel en celmembranen aantoont.

Een oplossing is een mengsel van twee of meer stoffen en bestaat uit twee delen, de opgeloste stoffen en het oplosmiddel. De opgeloste stoffen zijn de stoffen die zijn opgelost en het oplosmiddel is de stof waarin de opgeloste stoffen zijn opgelost. Oplossingen hebben een gelijkmatige verdeling van oplosmiddelen door het mengsel. Oplossingen worden met elkaar vergeleken door ze te beschrijven als hypertoon, isotoon of hypotoon. Als een oplossing hypertoon is, heeft deze meer opgeloste stoffen ten opzichte van een andere oplossing. Een isotone oplossing heeft dezelfde hoeveelheid opgeloste stoffen. Een hypotone oplossing heeft minder opgeloste stoffen.

Osmose verwijst naar de beweging van water door een selectief permeabel membraan. Een selectief permeabel membraan is een membraan dat alleen watermoleculen doorlaat - geen opgeloste stoffen of ionen - door het membraan. Bij osmose beweegt water altijd van een oplossing met een laag aantal opgeloste stoffen naar een met een groot aantal opgeloste stoffen. Als een oplossing met een laag aantal opgeloste stoffen (hypotonisch) wordt geplaatst naast een oplossing met een hoger aantal opgeloste stoffen (hypertoon) gescheiden door een selectief permeabel membraan, zou het water van de hypotone oplossing naar de hypertone oplossing gaan vanwege osmose.

Elke cel heeft een membraan dat de buitenkant van de cel bedekt; het wordt een plasmamembraan genoemd. Dit membraan heeft tal van functies, waaronder het gescheiden houden van de inhoud van de cel van de buitenwereld, het beschermen van de cel en het verplaatsen van stoffen in en uit de cel. Deze stoffen kunnen voedingsstoffen, afvalstoffen en water zijn. Dierlijke cellen verschillen van die van andere organismen doordat ze geen celwand hebben, wat een starre structuur is die de cel zowel beschermt als vorm geeft.

Dierlijke cellen hebben een membraan dat differentieel permeabel is. Net als bij een selectief permeabel membraan, laat een differentieel permeabel membraan alleen bepaalde stoffen - inclusief water, maar niet uitsluitend water - door het membraan. Een dierlijke cel die in een hypotone oplossing wordt geplaatst, zal snel water winnen, omdat osmose ervoor zou zorgen dat het water zich verplaatst naar een gebied met meer opgeloste stoffen. In dit geval is dat de binnenkant van de cel.

Een cel in een hypotone oplossing kan voldoende water krijgen om het celmembraan te lyseren of te scheuren, waardoor de cel wordt vernietigd. Plantencellen hebben enige verdediging tegen dit fenomeen omdat hun celwanden voorkomen dat de cel scheurt. Organismen die in zoetwateromgevingen leven, die meestal hypotoon zijn, hebben vaak mechanismen die helpen voorkomen dat cellen scheuren. Dit principe wordt vaak aangetoond met rode bloedcellen, die geen mechanismen hebben om zich tegen lysering te verdedigen.