เมื่อพืชร่วงโรยก็จะร่วงหล่นและกลายเป็นขี้เถ้า การเหี่ยวแห้งเกิดขึ้นเมื่อน้ำออกจากเซลล์ของพืชและรบกวนความดันภายใน นี่คือตัวอย่างหนึ่งของยาชูกำลังหนึ่งในสามประเภท สารละลายสามารถมีโทนิซิตี้ได้สามประเภทเมื่อเทียบกับสารละลายอื่น: ไฮเปอร์โทนิก ไฮโปโทนิก และไอโซโทนิก นอกจากการออสโมซิสแล้ว ยาชูกำลังยังเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับระบบชีวภาพเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ยาชูกำลังแต่ละประเภทอธิบายว่าออสโมซิสจะเกิดขึ้นได้อย่างไรระหว่างสารละลายต่างๆ
ออสโมซิส
รูปภาพ 4X / Gettyเพื่อให้เข้าใจถึงความโทนิค สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจออสโมซิสก่อน การเคลื่อนที่สุทธิของน้ำผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงกว่าคือการออสโมซิส ตัวถูกละลายสามารถเป็นวัสดุหรือเซลล์ใดๆ ที่ตัวทำละลายละลายได้ ร่วมกันสร้างทางออก ในร่างกายมนุษย์ ตัวถูกละลายอาจเป็นน้ำตาล ยูเรีย โพแทสเซียม หรือวัสดุอื่นๆ ได้หลายชนิด ออสโมซิสเป็นวิธีการหลักที่น้ำเข้าและออกจากเซลล์
ออสโมซิสเกิดขึ้นได้อย่างไรและทำไม
รูปภาพ ttsz / Gettyเมื่อศึกษาออสโมซิส จะง่ายกว่าที่จะนึกภาพเซลล์เป็นโถที่มีน้ำสองช่องเต็ม เมมเบรนแบ่งโถครึ่งและแยกช่อง หากไม่มีส่วนใดประกอบด้วยตัวถูกละลาย น้ำจะเคลื่อนผ่านเมมเบรนอย่างอิสระและเท่าเทียมกัน อย่างไรก็ตาม หากโถหนึ่งมีความเข้มข้นของตัวถูกละลายมากกว่าอีกขวดหนึ่ง น้ำก็จะไหลออกจากบริเวณที่มีตัวถูกละลายน้อยกว่า นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สนับสนุนว่าเหตุผลของเรื่องนี้ก็คือโมเลกุลของตัวถูกละลายจะกระเด้งออกจากเมมเบรนและทำให้โมเลกุลของน้ำเคลื่อนตัวออกจากเมมเบรนทางกายภาพ
Tonicity
รูปภาพ Naeblys / Gettyความสามารถของสารละลายในการบังคับให้น้ำไหลเข้าหรือออกจากเซลล์โดยผ่านกระบวนการออสโมซิสคือยาบำรุง ความเข้มข้นของออสโมติกของเซลล์คือความเข้มข้นรวมของตัวถูกละลายทุกตัวในเซลล์ ความเข้มข้นของออสโมติกของเซลล์คือการวัดจำนวนออสโมลของตัวถูกละลายต่อลิตรของสารละลาย ซึ่งสามารถปรากฏเป็น osmol/L หรือ Osm/L โทนิซิตี้ทั้งสามประเภทอธิบายความเข้มข้นออสโมติกของเซลล์ต่อความเข้มข้นออสโมติกของของเหลวนอกเซลล์ที่อยู่รอบๆ
Hypertonic
ภาพหลัง / Gettyถ้าเซลล์มีความเข้มข้นของออสโมติกต่ำกว่าของเหลวที่อยู่รอบ ๆ เซลล์นั้น ของเหลวนั้นจะเข้าสู่เซลล์ในระดับไฮเปอร์โทนิก น้ำมีแนวโน้มที่จะออกจากเซลล์และเข้าสู่ของเหลวนอกเซลล์เนื่องจากของเหลวมีความเข้มข้นของตัวทำละลายสูงกว่า สิ่งนี้จะส่งผลต่อความเข้มข้นภายนอกเซลล์เล็กน้อย ทำให้เท่ากับความเข้มข้นภายในเซลล์มากขึ้น บุคคลบางคนเรียกว่าการหดตัวของเซลล์ที่มีภาวะ hypertonicity เนื่องจากการสูญเสียน้ำทำให้เซลล์มีขนาดเล็กลง
ตัวอย่างของ Hypertonicity
อเล็กซ์ Potemkin / Getty Imagesหากไม่มีน้ำเพียงพอ พืชจะเหี่ยวเฉาและสูญเสียความแข็งแกร่ง นี่คือตัวอย่างของภาวะ hypertonicity น้ำได้เดินทางจากภายในเซลล์พืชไปยังของเหลวที่อยู่ภายนอก หากไม่มีน้ำกดทับผนังเซลล์ เซลล์และพืชจะสูญเสียแรงดัน turgor หากพืชได้รับน้ำก็จะสามารถฟื้นความแข็งแกร่งได้ ในมนุษย์ หากเซลล์เม็ดเลือดแดงเข้าสู่สารละลายที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงกว่า การสูญเสียน้ำจะทำให้การทำงานของเซลล์จำนวนหนึ่งล้มเหลว
การหลีกเลี่ยงภาวะ Hypertonicity
รูปภาพ DarrenMower / Gettyสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตบางชนิดได้พัฒนาวิธีการป้องกันหรือชดเชยภาวะ hypertonicity น้ำเค็มเป็นไฮเปอร์โทนิกสำหรับปลาที่อาศัยอยู่ภายใน ด้วยเหตุนี้เอง ปลาจึงสูญเสียน้ำปริมาณมากตามธรรมชาติ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อปลาทำการแลกเปลี่ยนก๊าซกับน้ำทะเล เพื่อชดเชยการสูญเสียน้ำ ปลากินน้ำเค็มปริมาณมาก จากนั้นพวกเขาจะขับเกลือส่วนเกินออก นี่คือกระบวนการของการดูดซึม
Hypotonic
รูปภาพ EasyBuy4u / Gettyถ้าเซลล์มีความเข้มข้นของออสโมติกสูงกว่าของเหลวที่อยู่รอบๆ เซลล์นั้น แสดงว่าของเหลวนั้นมีค่าไฮโปโทนิกต่อเซลล์ ในทางกลับกัน นี่หมายความว่าน้ำมีแนวโน้มที่จะเดินทางจากของไหลเข้าสู่เซลล์มากขึ้น ซึ่งอาจทำให้เซลล์มีลักษณะป่องหรือขุ่น เซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์ หากไม่มีผนังเซลล์ป้องกัน การแพร่กระจายของน้ำเข้าไปในเซลล์มากเกินไปอาจทำให้เซลล์แตกได้ อย่างไรก็ตาม ในพืช ผนังเซลล์ทำหน้าที่ปกป้องเซลล์ สิ่งนี้มีส่วนทำให้เกิดแรงดัน turgor ของพืชและให้ความแข็งแกร่งยิ่งขึ้น
ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ
รูปภาพ Morsa / Getty Imagesหนึ่งในผลกระทบที่เป็นไปได้ของภาวะ hypotonicity ในร่างกายมนุษย์คือภาวะ hyponatremia หรือการใช้ยาเกินขนาด เมื่อบุคคลดื่มน้ำมากเกินไป สารละลายเกลือภายนอกจะเจือจาง เพื่อให้ได้ความเข้มข้นของออสโมติกที่เท่ากัน น้ำจะไหลเข้าสู่เซลล์เม็ดเลือด อาการของภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ ได้แก่ คลื่นไส้ ปวดหัว สับสน และเหนื่อยล้า หากเซลล์เม็ดเลือดในสมองบวมและแตก ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำอาจถึงแก่ชีวิตได้ ภาวะนี้พบได้บ่อยในทารก เนื่องจากร่างกายขนาดเล็กของพวกมันไม่สามารถรองรับน้ำในปริมาณมากได้
ไอโซโทนิก
เครื่องช่วยหายใจ / Getty Imagesไม่เหมือนกับยาชูกำลังสองรูปแบบอื่น ๆ isotonicity อธิบายทั้งเซลล์และของเหลวนอกเซลล์ที่อยู่รอบ ๆ ว่ามีความเข้มข้นของออสโมติกเท่ากัน ด้วยเหตุนี้น้ำจึงสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระระหว่างเซลล์กับของเหลว นอกจากนี้ เซลล์ไม่หดตัวหรือขยายตัวเนื่องจากความเข้มข้นยังคงเท่ากันระหว่างสองพื้นที่ อัตราการแพร่กระจายของน้ำจะเท่ากันในทุกทิศทาง ทั้งในและนอกเซลล์
ไอโซโทนิซิตี้ในร่างกาย
หน่วย-poloskun / Getty Imagesโดยทั่วไป สภาพไอโซโทนิกจะเหมาะสำหรับเซลล์ต่างๆ เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง สถานการณ์ Hypertonic ทำให้เซลล์หดตัวและสูญเสียความสามารถในการทำงานอย่างถูกต้อง ภาวะ hypotonic ทำให้เซลล์บวมและแตก เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับเซลล์เม็ดเลือดแดงในการรักษาการทำงาน ร่างกายมนุษย์มีฟังก์ชัน homeostatic จำนวนหนึ่งที่รักษาสภาวะภายในให้คงที่ หนึ่งในเงื่อนไขเหล่านี้คือการบำรุงของของเหลวนอกเซลล์ที่สัมพันธ์กับเซลล์เม็ดเลือดแดง