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La funzione di una cellula è direttamente influenzata dal suo ambiente, comprese le sostanze che si dissolvono nel suo ambiente. Posizionare le cellule in diversi tipi di soluzioni aiuta sia gli studenti che gli scienziati a comprendere la funzione cellulare. Una soluzione ipotonica ha un effetto drastico sulle cellule animali che dimostra proprietà importanti e distintive di una cellula animale e delle membrane cellulari.
soluzioni
Una soluzione è una miscela di due o più sostanze ed è composta da due parti, i soluti e il solvente. I soluti sono le sostanze che vengono disciolte e il solvente è la sostanza in cui vengono dissolti i soluti. Le soluzioni hanno una distribuzione uniforme di solventi in tutta la miscela. Le soluzioni vengono confrontate tra loro descrivendole come ipertoniche, isotoniche o ipotoniche. Se una soluzione è ipertonica, ha più soluti rispetto ad un'altra soluzione. Una soluzione isotonica ha la stessa quantità di soluti. Una soluzione ipotonica ha meno soluti.
Osmosi
L'osmosi si riferisce al movimento dell'acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile. Una membrana permeabile selettivamente è una membrana che consente solo il passaggio di molecole d'acqua - non soluti o ioni - attraverso la membrana. Nell'osmosi, l'acqua si sposta sempre da una soluzione con un basso numero di soluti a una con un alto numero di soluti. Se una soluzione con un basso numero di soluti (ipotonico) viene posizionata accanto a una con un numero maggiore di soluti (ipertonico) e viene separata da una membrana selettivamente permeabile, l'acqua si sposterà dalla soluzione ipotonica alla soluzione ipertonica a causa dell'osmosi .
Membrane cellulari
Ogni cellula ha una membrana che copre l'esterno della cellula; si chiama membrana al plasma. Questa membrana ha numerose funzioni, tra cui mantenere il contenuto della cellula separato dal mondo esterno, proteggere la cellula e spostare le sostanze dentro e fuori la cellula. Queste sostanze possono essere nutrienti, rifiuti e acqua. Le cellule animali sono diverse da quelle di altri organismi in quanto prive di una parete cellulare, che è una struttura rigida che protegge la cellula e le dà forma.
Cellule animali in soluzione ipotonica
Le cellule animali hanno una membrana che è permeabile in modo differenziale. Simile a una membrana permeabile selettivamente, una membrana permeabile in modo differenziato consente solo a determinate sostanze - compresa l'acqua, ma non esclusivamente all'acqua - di passare attraverso la membrana. Una cellula animale posta in una soluzione ipotonica otterrà rapidamente acqua, poiché l'osmosi indurrebbe l'acqua a spostarsi in un'area con più soluti. In questo caso, quello è l'interno della cellula.
Una cellula in una soluzione ipotonica può guadagnare abbastanza acqua per lisare o rompere la membrana cellulare, che distrugge la cellula. Le cellule vegetali hanno una certa difesa contro questo fenomeno perché le loro pareti cellulari impediscono la rottura della cellula. Gli organismi che vivono in ambienti di acqua dolce, che di solito sono ipotonici, spesso hanno meccanismi che aiutano a prevenire la rottura delle cellule. Questo principio è spesso dimostrato con i globuli rossi, che non hanno meccanismi per difendersi dalla lisi.