Tonija

Tonija ili toničnost je mjera efektivnog gradijenta osmotskog pritiska, koji je definiran vodenim potencijalom dva rastvora koji su odvojeni polupropusnom membranom. Drugim riječima, tonija je relativna koncentracija rastvorene supstance u otopini koja određuje pravac i obim difuzije. Obično se koristi kada se opisuje odgovor ćelije koja je uronjena u vanjski rastvor.

Efekti različitih rastvora na krvne ćelije

Mikrografija osmotskog pritiska u eritrocitima

Za razliku od osmotskog pritiska, na toniju utiču samo rastvorene supstance koje ne mogu proći kroz membrane, jer samo one omogućuju djelotvoran osmotski pritisak. Rastvorene supstance mogu da slobodno prelaze membrane ne utičući na toniju, jer će uvijek biti u jednakim koncentracijama na obje strane membrane. To je također jedan od faktora koji utiče na imbibiciju. Postoje tri kategorije tonije koje rastvori mogu imati u međusobnim odnosima:

• hipertonija,
• hipotonija, i
• izotonija.

Hipertonija

Ako se eritrocit nalazi u hipertoničnom rastvoru, voda izlazi van ćelije.

Hipertonični rastvor ima veću koncentraciju rastvorenih materija od drugog. U biologiji, tonija rastvora se obično odnosi na koncentraciju određenog raztvora u odnosu na neki drugi na suprotnoj strani ćelijske membrane. Rastvor izvan ćelije zove se hipertonični ako ima veću koncentraciju rastvorenih materija od citosola unutar ćelije. Kada je ćelija uronjena u hipertonični rastvor, osmotski pritisak ima tendenciju da prisili vodu da ističe iz ćelije, kako bi se uravnotežile koncentracije rastvorenih materija na obje strane ćelijske membrane. Tonija citosola je obrnuta, tj. on je hipotoničan, suprotno od vanjskog rastvora.

Kada se biljne ćelije nađu u hipertoničniom rastvoru, fleksibilne ćelijske membrane udaljavaju se od čvrstih ćelijskih zidova, ali ostaju uz zid na mjestima pod nazivom plazmodezme. Ćelije često imaju ulogu jastučeta za igle, a plazmodezme skoro prestaju funkcionirati, jer postaju sužene, u stanju poznatom kao plazmoliza. Kod biljnih ćelija, pojmovi izotoničnosti, hipotoničnosti i hipertonije ne mogu se precizno koristiti, jer pritisak ćelijskog zida značajno utiče na tačku osmotske ravnoteže.

Neki organizmi razvili su složene načine izbjegavanja hipertonije. Naprimjer, slana voda je hipertonična za ribe koje u njoj žive. Budući da je ribama potrebno veliko područje škržne površine u kontaktu s morskom vodom za razmjenu plinova, osmozom gube vodu iz škržnih ćelija. Na taj gubitak reaguju pijenjem velike količine slane vode i aktivnim izlučivanjem viška soli. Ovaj proces se naziva osmoregulacija.

Hipotonija

Kada se eritrociti nađu u hipotoničnom rastvoru, voda ulazi u te ćelije.

Hipotonični rastvor ima manju koncentraciju rastvorenih materija od drugog poređenog rastvora. U biologiji, rastvor izvan ćelije je hipotoničan ako ima manju koncentraciju rastvorenih materija u odnosu na citosol. Zbog osmotskog pritiska, voda se raspršuje u ćeliji, a u njoj se često pojavljuju turgidnost ili bubrenje.

Kod ćelija bez ćelijskih zidova, kao što su životinjske ćelije, ako je gradijent dovoljno velik, uzimanje viška vode može proizvesti dovoljno pritiska da izazove citolizu ili rasprsnuće ćelije.

Kada su biljne ćelije u hipotoničnom rastvoru, središnja vakuola preuzima dodatnu vodu i gura ćelijsku membranu uz ćelijski zid. Čvrstina ćelijskog zida gura je natrag sprečavajući ćelije od pucanja. To se naziva turgorski pritisak.

Izotonija

Prikaz crvenih krvnih zrnaca u izotoničnom rastvoru.

Za dva rastvora se kaže da su izotonični kada je uspješna osmolska koncentracija međusobno izjednačena. U biologiji, rastvori na obje strane ćelijske membrane su izotonični ako je jednaka koncentracija rastvorenih materija unutar ćelija sa koncentracijom rastvorenih materija izvan ćelije. U ovom slučaju, ćelija niti bubri niti se smanjuje, jer ne postoji gradijent koncentracije da podstakne širenje velike količine vode kroz ćelijske membrane. Molekule vode se slobodno razlijevaju kroz plazma membranu u oba smjera, a ako je stopa razlivanja vode ista u oba smjera, ćelije neće ni dobijati ni gubiti vodu.

Izoosmotski rastvor može biti hipotoničan ako je u stanju probiti ćelijske membrane. Naprimjer, izosmotski rastvor ureje hipotoničan je za crvena krvna zrnca, uzrokujući njihovu razgradnju. To se dešava zbog ulaska ureje u ćeliju, što smanjuje njegov gradijent koncentracije, a zatim i vodu. Osmolarnost medicinskog fiziološkog rastvora je 9 grama kuhinjske soli (NaCl) rastvorenog u vodi na ukupnu zapreminu od jednog litra, blisko je približna osmolarnosti NaCl u krvi (oko 290 mOsm/L). Stoga, fiziološka otopina gotovo je izotonična krvnoj plazmi. Ni natrijevi niti hlorni ioni ne mogu slobodno proći kroz plazma membranu, za razliku od ureje.

Također pogledajte

• Osmoza
• Osmotski pritisak