Cibi salati, dolci e persino alcune soluzioni mediche possono scatenare la sete perché i loro ioni o zuccheri disciolti agiscono come osmoli attivi. Quando queste sostanze si dissolvono nei fluidi corporei, principalmente nel siero del sangue, alterano il movimento dell'acqua attraverso le membrane cellulari, un processo governato dal concetto di pressione di turgore.
La concentrazione è più comunemente espressa come massa per unità di volume (ad esempio, grammi di glucosio per decilitro di siero, g/dL). Per i soluti che attraversano le membrane, la metrica rilevante è la molarità (M) , il numero di moli per litro. La molarità tiene conto del peso molecolare del soluto e del numero di Avogadro (6,02 × 10 23 particelle per mole). Ad esempio, 90 g di glucosio in 400 mL di acqua corrispondono a 0,5 mol di glucosio, con una molarità di 1,25 M.
L'osmosi è il movimento passivo dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile verso il lato con maggiore concentrazione di soluto. La forza trainante è chiamata pressione osmotica . I soluti che contribuiscono a questa pressione sono chiamati osmoli attivi. L'acqua si comporta come un soluto essa stessa, passando da una concentrazione di soluto bassa ad alta per equalizzare le concentrazioni su entrambi i lati della membrana.
La concentrazione relativa di una soluzione rispetto ad un'altra è descritta come:
Quando una cellula viene posta in un ambiente ipertonico, l’acqua esce dalla cellula (plasmolisi), riducendo la pressione del turgore e causando potenzialmente un restringimento. In un ambiente ipotonico, l’acqua entra, aumentando la pressione di turgore e rischiando la lisi cellulare. Questi principi sono alla base dell'attenta formulazione delle soluzioni endovenose, che devono corrispondere o superare leggermente l'osmolarità del plasma umano per evitare danni cellulari.
Gli atleti di resistenza spesso fanno affidamento sulla sostituzione dei liquidi per mantenere le prestazioni. Tuttavia, una bevanda sportiva ipertonica, più ricca di zuccheri rispetto ai liquidi extracellulari del corpo, può richiamare acqua nell’intestino, rallentandone l’assorbimento. La ricerca mostra che le bevande ipotoniche vengono assorbite più velocemente, mentre le bevande isotoniche o ipertoniche vengono assorbite più lentamente. Ecco perché le bevande sportive più popolari come Gatorade e Powerade sono formulate per essere leggermente ipotoniche.
L'acqua di mare contiene alte concentrazioni di ioni:
Cl
-
: 19,4 g/kg
Na
+
: 10,8 g/kg
Solfato: 2,7 g/kg
Magnesio: 1,3 g/kg
Calcio: 0,4 g/kg
Potassio: 0,4 g/kg
Bicarbonato: 0,142 g/kg
La maggior parte degli organismi marini sono isotonici rispetto all’acqua di mare, ma gli squali rappresentano un’eccezione. Mantengono il sangue ipertonico trattenendo l'urea e producendo urina altamente diluita, consentendo loro di prosperare in un ambiente ipertonico.
In sintesi, comprendere i principi della pressione del turgore, dell'osmosi e dell'ipertonicità è essenziale per la pratica medica, le prestazioni atletiche e la biologia marina.
