De functie van een cel wordt rechtstreeks beïnvloed door de omgeving, inclusief de stoffen die in de omgeving zijn opgelost. Door cellen in verschillende soorten oplossingen te plaatsen, begrijpen zowel studenten als wetenschappers de celfunctie. Een hypotone oplossing heeft een drastisch effect op dierlijke cellen die belangrijke en onderscheidende eigenschappen van een dierlijke cel en celmembranen vertonen.

Oplossingen

Een oplossing is een mengsel van twee of meer stoffen en is samengesteld van twee delen, de opgeloste stoffen en het oplosmiddel. De opgeloste stoffen zijn de stoffen die worden opgelost en het oplosmiddel is de stof waarin de opgeloste stoffen worden opgelost. Oplossingen hebben een gelijkmatige verdeling van oplosmiddelen door het mengsel heen. Oplossingen worden met elkaar vergeleken door ze als hypertonisch, isotoon of hypotoon te beschrijven. Als een oplossing hypertonisch is, heeft deze meer opgeloste stoffen dan een andere oplossing. Een isotone oplossing heeft dezelfde hoeveelheid opgeloste stoffen. Een hypotone oplossing heeft minder opgeloste stoffen.

Osmose

Osmose verwijst naar de beweging van water door een selectief doorlatend membraan. Een selectief doorlaatbaar membraan is een membraan dat alleen de doorgang van watermoleculen toestaat - niet opgeloste stoffen of ionen - door het membraan. Bij osmose beweegt water altijd van een oplossing met een laag aantal opgeloste stoffen naar één met een hoog aantal opgeloste stoffen. Als een oplossing met een laag aantal opgeloste stoffen (hypotonisch) naast een met een hoger aantal opgeloste stoffen (hypertoon) wordt geplaatst en wordt gescheiden door een selectief doorlaatbaar membraan, zou het water van de hypotonische oplossing naar de hypertone oplossing gaan vanwege osmose .

Celmembranen

Elke cel heeft een membraan dat de buitenkant van de cel bedekt; het wordt een plasmamembraan genoemd. Dit membraan heeft tal van functies, waaronder het gescheiden houden van de inhoud van de cel van de buitenwereld, het beschermen van de cel en het verplaatsen van stoffen in en uit de cel. Deze stoffen kunnen voedingsstoffen, afvalstoffen en water zijn. Dierlijke cellen verschillen van die van andere organismen doordat ze geen celwand hebben, wat een rigide structuur is die zowel de cel beschermt als de vorm geeft.

Dierencellen in hypotone oplossing

Dier cellen hebben een membraan dat differentieel permeabel is. Vergelijkbaar met een selectief permeabel membraan, laat een differentieel permeabel membraan alleen bepaalde stoffen - inclusief water, maar niet uitsluitend water - door het membraan gaan. Een dierlijke cel die in een hypotonische oplossing wordt geplaatst, krijgt snel water, omdat osmose ervoor zorgt dat het water naar een gebied met meer opgeloste stoffen gaat. In dit geval is dat de binnenkant van de cel.

Een cel in een hypotone oplossing kan genoeg water krijgen om het celmembraan te lyseren of te scheuren, waardoor de cel wordt vernietigd. Plantencellen hebben enige afweer tegen dit fenomeen omdat hun celwanden voorkomen dat de cel scheurt. Organismen die in zoetwateromgevingen leven, die gewoonlijk hypotoon zijn, hebben vaak mechanismen die helpen voorkomen dat cellen scheuren. Dit principe wordt vaak gedemonstreerd met rode bloedcellen, die geen mechanismen hebben om zich te verdedigen tegen lysing.