Hauptunterschied – isotonisch vs. hypotonisch vs. hypertonisch

Eine Lösung ist eine homogene flüssige Mischung aus zwei oder mehr Komponenten. Eine Lösung wird durch Auflösen eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel hergestellt. Es gibt drei Arten von Lösungen, die nach ihrer Konzentration gruppiert sind. Die Konzentration einer Lösung ist die Menge an gelöstem Stoff, die in einer Volumeneinheit der Lösung vorhanden ist. Die Konzentration einer Lösung bestimmt ihren osmotischen Druck; der minimale Druck, der erforderlich ist, um zu verhindern, dass eine Lösung durch eine semipermeable Membran fließt. Der Hauptunterschied zwischen isotonischen hypotonischen und hypertonen Lösungen besteht darin, dass isotonische Lösungen sind Lösungen mit gleichem osmotischen Druck und hypotonische Lösungen sind Lösungen mit einem niedrigeren osmotischen Druck, während hypertone Lösungen Lösungen mit einem hohen osmotischen Druck sind.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist isotonisch? – Definition, Wirkung auf Zellen 2. Was ist hypoton? – Definition, Wirkung auf Zellen 3. Was ist hypertonisch? – Definition, Wirkung auf Zellen, Verwendungen 4. Was ist der Unterschied zwischen isotonisch hypotonisch und hypertonisch? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Konzentration, hypertonisch, hypotonisch, isotonisch, osmotischer Druck, Lösungen, Turgidität

Was ist isotonisch?

Isotonische Lösungen sind Lösungen mit gleichen osmotischen Drücken. Dies liegt an den gleichen Konzentrationen der gelösten Stoffe, die sie haben. Isotonische Lösungen haben die gleiche Menge an gelösten Stoffen pro Volumeneinheit der Lösung und die gleiche Menge Wasser.

Wenn zwei isotonische Lösungen von einer semipermeablen Membran getrennt werden, gibt es keine Nettobewegung der gelösten Stoffe durch die Membran, da kein Konzentrationsgradient zwischen den beiden Lösungen besteht. Die Geschwindigkeiten der Wasserbewegung von einer Lösung zur anderen sind gleich. Daher verbleiben die Zellen in ihrem normalen Zustand. Die Form der Zelle wird nicht geändert; es tritt kein Quellen oder Schrumpfen auf.

Abbildung 1: Isotonisch

Der osmotische Druck ist der Druck, der aufgebracht werden muss, um diese Bewegung des gelösten Stoffes durch die semipermeable Membran zu vermeiden. Isotonische Lösungen haben gleiche osmotische Drücke, da die Bewegungsgeschwindigkeiten der Moleküle durch die semipermeable Membran gleich sind.

Einige Beispiele für Lösungen, die mit Tierzellen isotonisch sind, sind unten angegeben.

Was ist hypoton?

Eine hypotone Lösung ist eine Lösung mit einem niedrigeren osmotischen Druck. Der niedrige osmotische Druck ist das Ergebnis einer geringen Konzentration der gelösten Stoffe. Der osmotische Druck ist der Druck, der aufgebracht werden muss, um diese Bewegung des gelösten Stoffes durch die semipermeable Membran zu vermeiden. Wenn eine hypotonische Lösung über eine semipermeable Membran von einer anderen Lösung getrennt wird, ist die Bewegung des gelösten Stoffes durch die Membran geringer. Daher ist auch der Druck, der ausgeübt werden muss, um diese Bewegung zu stoppen, geringer.

Wenn eine Zelle einer hypotonischen Umgebung ausgesetzt ist, ist die Wassermenge in der Zelle geringer als die der hypotonischen Lösung. Dies liegt daran, dass in hypotonischen Lösungen weniger gelöste Stoffe in einer großen Menge Wasser gelöst werden. Dann schwillt die Zelle an. Der Innendruck der Zelle wird erhöht und die Zellen können sogar platzen.

Abbildung 2: Hypotonisch

Hypotone Lösungen können in Pflanzenzellen Turgidität verursachen. Wenn Wasser in die Pflanzenzelle eindringt, schwillt die Zelle an. Dadurch wird die Zellmembran in Richtung der Pflanzenzellwand gedrückt. Die Zellwand kann das Platzen der Zelle verhindern. Dieser Vorgang ist die Aufblähung, oder wir nennen diese geschwollene Zelle eine „geschwollene Zelle“.

Was ist hyperton?

Eine hypertone Lösung ist eine Lösung mit einem höheren osmotischen Druck im Vergleich zu anderen Lösungen. Da hypertone Lösungen höhere Konzentrationen an gelösten Stoffen aufweisen, muss ein sehr hoher Druck angelegt werden, um zu verhindern, dass diese Lösung durch eine semipermeable Membran fließt.

Wenn eine hypertonische Lösung und eine andere Lösung (die nicht hypertonisch ist) von einer semipermeablen Membran getrennt werden, neigen die gelösten Stoffe der hypertonischen Lösung dazu, sich durch die semipermeable Membran zu bewegen. Dies liegt daran, dass die hypertonische Lösung eine höhere Konzentration an gelösten Stoffen aufweist und sich die gelösten Stoffe entlang eines Konzentrationsgradienten (von einer hohen Konzentration zu einer niedrigen Konzentration) bewegen können. Eine semipermeable Membran ist eine biologische oder synthetische Membran, die einige Moleküle und Ionen passieren lässt.

Abbildung 3: Hypertonisch

Der osmotische Druck ist der Druck, der aufgebracht werden muss, um diese Bewegung des gelösten Stoffes durch die semipermeable Membran zu vermeiden. Da die Konzentration einer hypertonischen Lösung sehr hoch ist, ist auch der Druck, der erforderlich ist, um die Bewegung des gelösten Stoffes zu vermeiden, hoch. Daher ist der osmotische Druck hoch.

Hypertone Lösungen werden zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet. Wenn beispielsweise einige Früchte oder Fische in ein hypertonisches Salz getaucht oder mit einer hypertonischen Lösung verpackt werden, können Mikroben in der Umgebung innerhalb der Verpackung abgetötet werden. Dies liegt daran, dass mikrobielle Zellen eine höhere Wassermenge als gelöste Stoffe aufweisen und die Wassermenge in einer hypertonischen Lösung sehr gering ist. Daher fließt Wasser entsprechend dem Konzentrationsgradienten aus den Zellen. Der Wassermangel führt zum Schrumpfen der Zelle und tötet schließlich Mikroben.

Abbildung 1: Turgidität in Pflanzenzellen

Unterschied zwischen isotonisch hypotonisch und hypertonisch

Definition

Isotonisch: Isotonische Lösungen sind Lösungen mit gleichen osmotischen Drücken.

Hypotonisch: Hypotonische Lösungen sind Lösungen mit niedrigeren osmotischen Drücken.

Hypertonisch: Hypertone Lösungen sind Lösungen mit vergleichsweise höheren osmotischen Drücken.

Konzentration gelöster Stoffe

Isotonisch: Isotonische Lösungen haben gleiche Konzentrationen gelöster Stoffe.

Hypotonisch: Hypotone Lösungen haben eine niedrige Konzentration.

Hypertonisch: Hypertone Lösungen haben eine hohe Konzentration.

Wirkung auf Zellen

Isotonisch: Isotonische Umgebungen zeigen keine Wirkung auf Zellen.

Hypotonisch: Hypotone Umgebungen lassen Zellen anschwellen.

Hypertonisch: Hypertone Umgebungen lassen Zellen schrumpfen.

Lebensmittelkonservierung

Isotonisch: Isotonische Lösungen sind bei der Lebensmittelkonservierung nicht hilfreich.

Hypotonisch: Hypotonische Lösungen sind bei der Lebensmittelkonservierung nicht hilfreich.

Hypertonisch: Hypertone Lösungen sind bei der Lebensmittelkonservierung hilfreich, da sie Mikroben in der Lebensmittelverpackung abtöten.

Abschluss

Tonizität ist die relative Konzentration von gelösten Stoffen in einer Lösung, die die Richtung und das Ausmaß der Bewegung von Molekülen durch eine semipermeable Membran bestimmt. Es gibt drei Arten von Lösungen, die auf der Tonizität basieren; isotonische Lösungen, hypertone Lösungen und hypotone Lösungen. Der Hauptunterschied zwischen isotonischen hypotonischen und hypertonischen Lösungen besteht darin, dass isotonische Lösungen Lösungen mit gleichem osmotischen Druck sind, während hypotonische Lösungen Lösungen mit einem niedrigeren osmotischen Druck sind und hypertone Lösungen Lösungen mit einem hohen osmotischen Druck sind.

Verweise:

1. Helmenstin, Ph.D. Anne Marie. "Was bedeutet hypertonisch?" ThoughtCo, hier erhältlich. 2. Dewi Sivasamy Folgen. "Die Auswirkungen von hypotonischen, hypertonischen und isotonischen." LinkedIn SlideShare, 26. Februar 2013, hier verfügbar. 3. „Zellen in hypotonischen Lösungen“. Pearson – The Biology Place, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Blausen 0685 OsmoticFlow Isotonic“ Von Blausen.com-Mitarbeitern (2014). „Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia 2. „Blausen 0684 OsmoticFlow Hypotonic“ Von Blausen.com-Mitarbeitern (2014). „Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia 3. „Blausen 0683 OsmoticFlow Hypertonic“ Von Blausen.com-Mitarbeitern (2014). „Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014“. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia 4. „Turgordruck auf Pflanzenzellendiagramm“ Von LadyofHats (Public Domain) über Commons Wikimedia