Nella scienza, le persone usano comunemente i termini "ipertonico" e "ipotonico" quando descrivono la concentrazione delle particelle di soluto nelle soluzioni. Ma qual è esattamente la differenza tra ipertonico e ipotonico soluzioni?
Avrai bisogno di una certa familiarità con questi termini se vuoi comprendere alcuni dei concetti fondamentali relativi alla biologia cellulare, alla fisiologia e persino ai trattamenti medici.
Continua a leggere per un'analisi completa di entrambi i termini, incluso il modo in cui le soluzioni ipertoniche e ipotoniche influenzano le cellule e gli organismi e la loro importanza nella vita quotidiana.
ContenutoUna soluzione è una miscela di sostanze, in cui una sostanza (il soluto) si dissolve in un'altra sostanza (il solvente). La concentrazione di queste particelle di soluto determina se si può chiamare la soluzione ipertonica o ipotonica.
Una soluzione ipertonica ha una concentrazione di soluto più elevata se confrontata con un'altra soluzione o un punto di riferimento. Essenzialmente, in una soluzione ipertonica, ci sono più particelle di soluto e meno molecole d'acqua.
In confronto, una soluzione ipotonica ha una concentrazione di soluto inferiore rispetto a un'altra soluzione o al punto di riferimento. In altre parole, in una soluzione ipotonica, ci sono meno particelle di soluto e più molecole di acqua.
Perché vale la pena notare la differenza? La concentrazione di soluti svolge un ruolo vitale nei processi biologici e fisiologici degli esseri umani e di altri organismi. Ad esempio, influenza il movimento dell'acqua e dei soluti attraverso le membrane cellulari.
A causa di questa importanza, gli scienziati hanno sviluppato una terminologia per descrivere i diversi tipi di concentrazioni di soluto.
Le soluzioni ipertoniche e ipotoniche non sono solo concetti teorici. Puoi incontrarli entrambi nella vita di tutti i giorni, come nei seguenti scenari.
I professionisti medici formulano attentamente le soluzioni IV in modo che siano compatibili con i fluidi naturali del tuo corpo.
Per ridurre l'edema (gonfiore), potrebbero utilizzare una soluzione IV ipertonica per aspirare l'acqua in eccesso dal flusso sanguigno e nelle cellule. D'altro canto, un medico potrebbe somministrare una soluzione ipotonica per via endovenosa per aumentare il volume totale di liquidi nel corpo.
I globuli rossi, che trasportano l'ossigeno in tutto il corpo, sono un classico esempio di come le soluzioni ipertoniche e ipotoniche influiscono sulle cellule.
Se i globuli rossi dovessero incontrare una soluzione ipertonica, l’acqua uscirebbe dalle cellule, facendole restringere e diventare meno efficienti nel trasportare l’ossigeno. Ciò potrebbe portare a una diminuzione della pressione sanguigna e a una riduzione della quantità di ossigeno che le cellule del sangue possono trasportare.
Al contrario, se i globuli rossi dovessero incontrare una soluzione ipotonica, l’acqua entrerebbe nelle cellule, provocandone il rigonfiamento e potenzialmente la rottura. Ciò potrebbe causare la rottura dei globuli rossi in quella che viene chiamata emolisi, un risultato ovviamente dannoso.
Le cellule vegetali mostrano anche risposte a soluzioni ipertoniche e ipotoniche. La parete cellulare vegetale, che è rigida e circonda la membrana cellulare, gioca un ruolo fondamentale in questo caso.
In una soluzione ipertonica, l'acqua esce dalle cellule della pianta, provocando il distacco della membrana cellulare dalla parete cellulare. Questo fenomeno è noto come plasmolisi e può portare a una riduzione della pressione di turgore (che provoca avvizzimento) nelle cellule vegetali.
In una soluzione ipotonica, l'acqua si sposta nelle cellule vegetali, facendole diventare turgide e mantenendo la loro rigidità, cosa assolutamente essenziale per la salute e la crescita della pianta.
Le soluzioni ipertoniche hanno una concentrazione di soluto più elevata e provocano la fuoriuscita dell'acqua dalle cellule, portando potenzialmente al restringimento cellulare. Le soluzioni ipotoniche, d'altra parte, hanno una concentrazione di soluto inferiore e fanno sì che l'acqua si muova all'interno delle cellule, causandone potenzialmente il rigonfiamento o la rottura.
Esiste anche un terzo tipo di soluzione, chiamata soluzione isotonica. In una soluzione isotonica, la concentrazione di soluti è la stessa della soluzione di riferimento, con conseguente assenza di movimento netto di acqua.
Le soluzioni isotoniche aiutano il corpo a mantenere l'equilibrio dei livelli di liquidi. Ad esempio, i trattamenti medici utilizzano spesso la soluzione salina, una soluzione contenente cloruro di sodio (sale da cucina) disciolto in acqua.
La soluzione salina normale è isotonica rispetto ai fluidi corporei, il che significa che ha una concentrazione di soluti simile a quella del sangue. Questo lo rende compatibile con le tue cellule. Se non fosse compatibile si tratterebbe invece di una soluzione ipertonica o ipotonica, con effetti fisiologici negativi.
Per comprendere meglio in che modo le soluzioni ipertoniche influiscono sulle cellule, immagina di avere una membrana semipermeabile (una membrana che consente il passaggio di alcune molecole mentre ne blocca altre) che separa due contenitori.
In un contenitore hai una soluzione ipertonica con un'elevata concentrazione di soluti e nell'altro hai una concentrazione di soluti inferiore, forse acqua pura.
Quando una membrana semipermeabile separa queste due soluzioni, la soluzione ipertonica eserciterà su di essa una pressione osmotica. Ciò significa che le molecole d'acqua dal lato a bassa concentrazione di soluto si sposteranno attraverso la membrana nella soluzione ipertonica, cercando di diluire la concentrazione di soluto più elevata.
Questo movimento delle molecole d'acqua è chiamato osmosi. Durante l'osmosi, l'acqua esce dalle cellule in una soluzione ipertonica, provocandone il restringimento. Quando ciò accade nel tuo corpo, può influire sulla funzione muscolare e sulla salute generale delle cellule.
Consideriamo ora di avere un contenitore con una soluzione ipotonica con una bassa concentrazione di soluti e nell'altro contenitore una concentrazione di soluto più elevata, forse una soluzione salata.
Quando una membrana semipermeabile separa queste due soluzioni, la soluzione ipotonica eserciterà una pressione osmotica nella direzione opposta, in un processo che chiamiamo "osmosi inversa".
In altre parole, in una soluzione ipotonica, l'acqua entra nelle cellule. Guadagnano acqua, gonfiandosi o addirittura scoppiando. Ciò può portare ad un aumento della pressione del turgore. Una pianta con un'elevata pressione di turgore, ad esempio, starà in posizione verticale o addirittura diventerà rigida, mentre una pianta con una bassa pressione di turgore si abbasserà.
L'osmosi è un processo passivo; non richiede energia per verificarsi. Si basa invece sul gradiente di concentrazione, ovvero sulla differenza nella concentrazione di soluti tra due aree, per guidare il movimento delle molecole d'acqua in una direzione o nell'altra.
L'osmosi avviene nelle cellule, ma puoi osservarla all'opera anche in molte altre situazioni quotidiane.
Ad esempio, quando si mette a bagno un'uvetta nell'acqua, questa assorbe acqua e si gonfia, grazie all'osmosi. Un altro esempio è il processo di decapaggio, che si basa sul sale e sulla pressione osmotica per eliminare l'umidità dal cibo, preservandolo e scoraggiando la crescita di batteri cattivi.
In biologia, il mantenimento dell’equilibrio è fondamentale poiché l’equilibrio tra le concentrazioni di soluto e solvente aiuta le cellule e gli organismi a sopravvivere. Le soluzioni isotoniche, che assicurano che non vi sia movimento netto di acqua attraverso le membrane cellulari, svolgono quindi un ruolo importante nel mantenimento dell'equilibrio.
Ecco alcune situazioni in cui li troverai all'opera.
Questo articolo è stato creato insieme alla tecnologia AI, quindi è stato verificato e modificato da un editor di HowStuffWorks.
