Gezouten voedsel, zoete lekkernijen en zelfs bepaalde medische oplossingen kunnen dorst veroorzaken, omdat de opgeloste ionen of suikers als actieve osmol werken. Wanneer deze stoffen oplossen in lichaamsvloeistoffen (voornamelijk bloedserum) veranderen ze de beweging van water door de celmembranen, een proces dat wordt beheerst door het concept van turgordruk.

Concentratie meten

Concentratie wordt meestal uitgedrukt als massa per volume-eenheid (bijvoorbeeld gram glucose per deciliter serum, g/dl). Voor opgeloste stoffen die membranen passeren, is de relevante metriek molariteit (M) , het aantal mol per liter. Bij de molariteit wordt rekening gehouden met het molecuulgewicht van de opgeloste stof en het getal van Avogadro (6,02 × 10 ²³ deeltjes per mol). 90 g glucose in 400 ml water komt bijvoorbeeld overeen met 0,5 mol glucose, wat een molariteit oplevert van 1,25 M.

Osmose

Osmose is de passieve beweging van water over een semi-permeabel membraan naar de kant met een hogere concentratie opgeloste stoffen. De drijvende kracht wordt osmotische druk genoemd . Opgeloste stoffen die bijdragen aan deze druk worden actieve osmolen genoemd. Water gedraagt zich zelf als een opgeloste stof en beweegt van een lage naar een hoge concentratie opgeloste stoffen om de concentraties aan beide zijden van het membraan gelijk te maken.

Toniciteit en cellulaire effecten

De relatieve concentratie van een oplossing vergeleken met een andere wordt beschreven als:

• Hypotonisch – minder geconcentreerd (bijvoorbeeld gedestilleerd water in vergelijking met zeewater).
• Isotoon – gelijke concentratie.
• Hypertonisch – meer geconcentreerd (bijvoorbeeld zoutoplossing vergeleken met menselijke cellen).

Wanneer een cel in een hypertone omgeving wordt geplaatst, verlaat water de cel (plasmolyse), waardoor de turgordruk afneemt en mogelijk krimp ontstaat. In een hypotone omgeving komt water binnen, waardoor de turgordruk toeneemt en cellyse riskeert. Deze principes liggen ten grondslag aan de zorgvuldige formulering van intraveneuze oplossingen, die de osmolariteit van menselijk plasma moeten evenaren of enigszins overschrijden om cellulaire schade te voorkomen.

Hypertone oplossingen in sportvoeding

Duursporters vertrouwen vaak op vloeistofvervanging om hun prestaties op peil te houden. Een hypertone sportdrank – met een hoger suikergehalte dan de extracellulaire vloeistof van het lichaam – kan echter water terug in de darmen zuigen, waardoor de opname wordt vertraagd. Uit onderzoek blijkt dat hypotone dranken het snelst worden opgenomen, terwijl isotone of hypertone dranken langzamer worden opgenomen. Dat is de reden waarom populaire sportdranken zoals Gatorade en Powerade licht hypotoon zijn geformuleerd.

Mariene organismen en hypertoniciteit

Zeewater bevat hoge concentraties ionen:
Cl ^- : 19,4 g/kg
Na ⁺ : 10,8 g/kg
Sulfaat: 2,7 g/kg
Magnesium: 1,3 g/kg
Calcium: 0,4 g/kg
Kalium: 0,4 g/kg
Bicarbonaat: 0,142 g/kg

De meeste mariene organismen zijn isotoon met zeewater, maar haaien vormen een uitzondering. Ze houden het hypertone bloed in stand door ureum vast te houden en sterk verdunde urine te produceren, waardoor ze kunnen gedijen in een hypertone omgeving.

Samenvattend is het begrijpen van de principes van turgordruk, osmose en hypertoniciteit essentieel voor de medische praktijk, atletische prestaties en mariene biologie.