Kaj se zgodi z rastlinskimi in živalskimi celicami, ko so nameščene v hipertoničnih, hipotoničnih in izotoničnih okoljih?

Zakaj je, ko kupite svežo papriko, svež, nekaj dni kasneje pa postane mehak? Zakaj rastlina ovene, ko jo pozabite zaliti? Te spremembe so povezane z izgubo vode. V rastlinskih celicah (in živalskih celicah) je zelo pomembno gibanje vode. Difuzija vode se imenuje osmoza.

Osmoza je difuzija vode preko polprepustne membrane. Voda teče navzdol po gradientu koncentracije in proti območju, ki ima višjo koncentracijo topljene snovi.

Če bi bila na primer dve regiji, povezani z membrano, in ena (A) vsebuje več topljene snovi kot druga (B), potem bi voda tekla od B do A.

Imenuje se sposobnost raztopine za premikanje vode toničnost. Toničnost raztopine je povezana z njo osmolarnost, kar je skupna koncentracija topljene snovi.

Raztopina z nižjo koncentracijo topljene snovi ima nižjo osmolarnost kot tista, ki vsebuje višjo koncentracijo topljene snovi. Kadar sta dve raztopini ločeni s polprepustno membrano, ki je prepustna za vodo, vendar ne za raztapljanje se bo voda vedno premaknila s strani z nizko osmolarnostjo na stran z višjo osmolarnost.

Za opis toničnosti pri primerjavi dveh raztopin, ločenih z membrano, se uporabljajo trije izrazi: hipotonična, hipertonična in izotonična.

V zgoraj obravnavanem primeru je regija A hipertonična v regijo B, ker ima regija A večjo osmolarnost. Regija B pa je hipotonična v regijo A. O toničnosti lahko rečemo samo glede na drugo regijo. Rešitev sama po sebi ne more imeti toničnosti.

Izotonični se preprosto nanaša na dve regiji, ločeni z membrano, ki imata enako osmolarnost.

Zaenkrat smo o toničnosti govorili le na dveh področjih, ki vsebujejo topljeno snov, ki sta povezani s polprepustno membrano, vendar sta toničnost in gibanje vode za celice zelo pomembna. Namesto dveh regij, ki jih deli membrana, si lahko predstavljate celico, ki je postavljena v tekočino. Obstajata dve regiji: ena znotraj celice in ena zunaj celice. Tekočina zunaj celice se imenuje zunajcelična tekočina.

Živalske celice

Kaj se zgodi, ko živalsko celico postavimo v hipotonično raztopino?

• Ne pozabite, da se voda iz območja nizke osmolarnosti premakne v območje visoke osmolarnosti. V tem primeru, ker ima zunajcelična tekočina nizko osmolarnost, bi voda hitela v celico. Celica bi se nato razširila in sčasoma lizirala ali počila.

Kaj se zgodi, ko živalsko celico postavimo v hipertonično raztopino?

• V tem primeru bo voda zapustila celico, saj ima celica nižjo osmolarnost kot zunajcelična tekočina. Posledično bi se celica skrčila v tako imenovani plazmolizi.

Kaj se zgodi, ko živalsko celico postavimo v izotonično raztopino?

• Osmolarnost obeh tekočin je enaka. Čeprav voda tako difundira in izstopa, ni nobene spremembe v prostornini celice.

Rastlinske celice

Kaj se zgodi, ko rastlinsko celico postavimo v hipotonično raztopino?

• Voda se iz območja nizke osmolarnosti (zunajcelična tekočina) premakne v območje visoke osmolarnosti (znotraj celice). Celica bi se nato razširila. Za razliko od živalske celice rastlinska celica ne poči. To je zato, ker imajo rastlinske celice oko plazemske membrane togo celično steno. Ko nabreknejo z vodo, postanejo motni.

• Hipotonične raztopine ohranjajo zelenjavo, kot je paprika, hrustljavo.

Kaj se zgodi, ko rastlinsko celico postavimo v hipertonično raztopino?

• Voda bo zapustila celico, saj ima celica nižjo osmolarnost kot zunajcelična tekočina. Posledično bi se celica skrčila.

Kaj se zgodi, ko rastlinsko celico postavimo v izotonično raztopino?

• Osmolarnost obeh tekočin je enaka. Čeprav voda difundira in izstopa, se prostornina celice ne spremeni čisto.