מה קורה לתאים צמחיים ובעלי חיים כאשר הם מוצבים בסביבות היפרטוניות, היפוטוניות ואיזוטוניות?

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• פתרונות היפרטוניים
• תגובות לפתרונות היפרטוניים
• פתרונות היפוטוניים
• פתרונות איזוטוניים

מולקולות רבות בתאים ומסביב שלהן קיימות בדרגות ריכוז על פני קרום התא, כלומר המולקולות לא תמיד מופצות באופן שווה בתוך התא ומחוצה לו. לתמיסות ההיפרטוניות יש ריכוזים גבוהים יותר של מולקולות מומסות מחוץ לתא, לתמיסות ההיפוטוניות יש ריכוזים נמוכים יותר מחוץ לתא, ולפתרונות איזוטוניים יש אותם ריכוזים מולקולריים בתוך התא ומחוצה לו. דיפוזיה מניעה מולקולות לנוע מאזורים שבהם הם נמצאים בריכוז גבוה לאזורים בהם הם נמצאים בריכוז נמוך יותר. דיפוזיה של מים מכונה אוסמוזה.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

כאשר הם מכניסים לתמיסה היפרטונית, תאים מן החי יתכווצו, ואילו תאי צמחים יישארו יציבים בזכות שקע האוויר המלא שלהם. בתמיסה היפוטונית התאים ייקחו מים ונראים שמנמנים יותר. בפתרון איזוטוני, הם יישארו כפי שהם.

פתרונות היפרטוניים

פיתרון היפרטוני הוא כאשר לתמיסה יש ריכוז מומסים גבוה יותר (חומר מומס) מזה של התא. כתוצאה מכך יש לו גם ריכוז מים נמוך יותר מאשר התא. ממברנות התא ודפנות התא הצמחיות הן חסמים הניתנים למחצה, מה שאומר שמולקולות מסוימות יכולות להתפזר דרכן, בעוד שמולקולות אחרות אינן יכולות. מומסים רבים גדולים מדי או טעונים כדי לחצות את קרום התא, אך מים יכולים להתפזר בחופשיות. בסביבה היפרטונית, אוסמוזה מכריחה מים אל מחוץ לתאים.

תגובות לפתרונות היפרטוניים

בתאי צמחים יש שקיות נוזלים גדולות הנקראות וואוקולים. כאשר מלאים, שקעים דוחפים החוצה אל קירות התא של הצמחים, ושומרים עליהם בנוקשות. כשמכניסים צמחים לתמיסות היפרטוניות, שקעיהם מתכווצים ואינם מספקים עוד לחץ מספיק כדי למנוע את צמחייתו של הצמח. בגלל הקשיחות שלהם, קירות התא שומרים על צורתם המלבנית אך פחות שמנמנים. לעומת זאת, בתאים מן החי חסרה דופן תא, ולכן הם מתכווצים כמו צימוקים.

פתרונות היפוטוניים

פיתרון הוא היפוטוני לתא אם יש לו ריכוז מומסים נמוך יותר מאשר בתא. כתוצאה מכך יש לו גם ריכוז מים גבוה יותר מאשר התא. אוסמוזה מוציאה מים מהתמיסה ולתאים. כתוצאה מכך, תאי צמחים ובעלי חיים נראים שניהם שמנמנים יותר כאשר הם מכניסים לתמיסה היפוטונית. כשמסתכלים תחת מיקרוסקופ, הריקים התאים הצמחיים נראים גדולים יותר.

פתרונות איזוטוניים

אם לתמיסה יש אותו ריכוז מומסים, ובכך אותו ריכוז מים, כמו התאים, הוא איזוטוני לתאים. כתוצאה מכך לא יהיה שיפוע ריכוז מכיוון שמדרג בהגדרה כרוך בהבדל. לפיכך לא תהיה זרימת מים נטו בין התא לפיתרון. זה לא אומר שמים לא יזוזו ביניהם, רק שקצב היציאה והתא נכנסים לתא שווים. אין שינוי נטו במראה התאים.

למידע נוסף, עיין במאמרים הבאים: