Sel membutuhkan kondisi yang sangat spesifik agar dapat berfungsi dengan baik.
Suhu, jumlah air dan nutrisi semuanya harus benar agar sel menjadi sehat, dan kondisi optimal ini bervariasi sesuai dengan organisme.
Jumlah cairan baik di dalam maupun di luar sel merupakan kondisi yang sangat penting, dan jumlah cairan ini sering ditentukan oleh jumlah zat terlarut di luar sel.
zat terlarut dilarutkan partikel dalam pelarut dan bersama-sama membentuk solusi. Di dalam tubuh, zat terlarut ini adalah ion seperti natrium dan kalium.
Ada tiga jenis larutan yang dapat terjadi di dalam tubuh berdasarkan konsentrasi zat terlarut: isotonik, hipotonik, dan hipertonik.
Isotonik: larutan isotonik adalah larutan yang konsentrasi zat terlarutnya sama baik di dalam maupun di luar sel.
Hipotonik: larutan hipotonik adalah larutan di mana konsentrasi zat terlarut lebih tinggi di dalam sel daripada di luarnya.
Hipertonik: larutan hipertonik adalah larutan di mana konsentrasi zat terlarut lebih besar di luar sel daripada di dalamnya. Larutan hipertonik mengandung konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi dibandingkan dengan larutan lain.
Larutan yang berlawanan, dengan konsentrasi atau osmolaritas yang lebih rendah, dikenal sebagai larutan hipotonik. Dalam biologi, ilmuwan harus menggambarkan isi sel dibandingkan dengan lingkungan.
Fungsi larutan hipertonik
Jika sel ditempatkan dalam larutan hipertonik, sel akan menjadi hipotonik. Jika sitosol sel adalah larutan hipertonik, itu berarti lingkungannya hipotonik atau lebih terkonsentrasi lemah.
Ini sangat penting karena zat terlarut dan air cenderung mengalir atau berdifusi sepanjang gradiennya. Dua solusi campuran pada akhirnya akan menjadi solusi tunggal. Jika larutan dipisahkan oleh membran permeabel yang hanya memungkinkan air melewatinya, larutan akan menjadi isotonik.
Larutan isotonik memiliki konsentrasi yang sama, meskipun mereka dapat memiliki volume yang berbeda. Membran plasma yang menyelubungi sel merupakan membran permeabel khusus yang memisahkan isi sel dari lingkungan.
Membran plasma tertanam dengan protein transpor membran khusus yang membantu mengangkut zat terlarut. Ia juga memiliki saluran protein khusus yang disebut aquaporin yang memungkinkan air mengalir bebas melalui membran.
Sel harus menggunakan energi untuk secara aktif memindahkan zat terlarut masuk dan keluar sel. Terlalu banyak zat terlarut dan sitosol akan menjadi larutan hipertonik dibandingkan dengan lingkungan.
Sel tanpa dinding sel bisa pecah dalam kondisi ini. Terlalu sedikit zat terlarut dan lingkungan akan menjadi larutan hipertonik. Dalam hal ini, sebaliknya akan terjadi, karena air bergerak keluar dari sel.
Air bergerak melawan gradien konsentrasi zat terlarut, bergerak dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah konsentrasi zat terlarut tinggi. Dalam pengertian lain, air bergerak dengan gradien konsentrasi air, dari daerah konsentrasi air tinggi ke daerah konsentrasi air rendah.
Organisme yang mengatur osmolaritas sel Anda dikenal sebagai osmoregulator. Umumnya, sel berusaha mempertahankan sitoplasmanya sebagai larutan hipertonik dibandingkan dengan lingkungan.
Sementara ini menimbulkan masalah struktural tertentu, memungkinkan air mengalir bebas melalui sel dan berpartisipasi dalam banyak reaksi di mana diperlukan. Jika sel hipotonik, mereka akhirnya akan kehilangan sebagian besar airnya ke lingkungan.
Organisme lain, osmokonformer, memiliki osmolaritas yang sama dengan lingkungan, meskipun zat terlarut yang tepat mungkin berbeda. Ini memastikan bahwa mereka tidak kehilangan atau mendapatkan banyak air.
Contoh larutan hipertonik
ginjal manusia
Untuk mengatur jumlah air dalam tubuh, otak manusia memiliki protein khusus yang disebut osmoreseptor, yang dapat mengukur osmolaritas lingkungan di sekitar sel.
Jika lingkungan menjadi larutan yang sangat hipertonik, itu karena tidak ada cukup air dalam darah untuk mengencerkan zat terlarut.
Hipotalamus melepaskan hormon dan meningkatkan permeabilitas membran di ginjal. Ginjal menyerap kembali air yang akan dikeluarkan dan menambahkannya kembali ke aliran darah. Darah menjadi lebih isotonik dibandingkan dengan sel, dan proses normal dapat berlanjut.
Tumbuhan dalam larutan hipertonik
Pada umumnya tumbuhan lebih suka hidup di lingkungan yang hipotonik. Dalam lingkungan hipotonik, air dengan mudah membanjiri sel-sel tanaman dan mereka dapat tetap tegak atau kaku, karena tekanan yang diberikan pada dinding sel mereka oleh masuknya air.
Tanaman menggunakan potensi air ini untuk memberikan struktur tubuh mereka dan memindahkan air dari akar ke bagian atas tanaman. Namun, banyak tanaman telah beradaptasi untuk hidup di lingkungan hipertonik.
Rawa tepi laut, bakau, dan perairan payau lainnya memiliki kandungan garam yang jauh lebih tinggi daripada air tawar. Tanah menjadi jenuh dengan garam-garam ini, menciptakan konsentrasi zat terlarut yang jauh lebih tinggi di dalam tanah.
Sebagian besar tanaman akan layu jika ditransplantasikan ke habitat ini, tetapi kelompok tanaman khusus yang dikenal sebagai Halophytes telah berevolusi untuk mengatasi hambatan ini.
Dengan meningkatkan osmolaritas akarnya, tanaman dapat berubah dari lingkungan hipotonik di dalam sel dibandingkan dengan lingkungan menjadi larutan hipertonik di sitosol. Ini mengurangi potensi air sel akar dan memungkinkan air masuk ke dalam sel.
Sel menyimpan kelebihan garam di akar atau mengangkut garam ke daun, di mana mereka dapat dikeluarkan dari kelenjar.
Osmoregulasi penyu
Dibandingkan dengan air tawar, air asin adalah larutan hipertonik. Ini berarti agar sel berfungsi, mereka harus mengandung sitosol yang merupakan larutan yang lebih hipertonik daripada air garam. Penyu, misalnya, hidup dalam larutan yang jauh lebih hipertonik dibandingkan dengan penyu air tawar.
Jika Anda menempatkan kura-kura air tawar di air laut, air laut yang hipertonik akan membuat kura-kura dehidrasi. Alih-alih terhidrasi oleh air, air laut yang kaya zat terlarut akan menarik air keluar dari tubuh untuk menyeimbangkan perbedaan osmolaritas.
Untuk mengatasi kendala ini, penyu dan hewan laut lainnya telah mengembangkan cara unik untuk menghilangkan kelebihan garam. Garam bergerak dari saluran pencernaan ke dalam aliran darah. Ketika mereka mencapai kelenjar garam, mereka dikeluarkan.
Ini menciptakan lingkungan internal yang lebih tinggi dalam zat terlarut, tetapi tidak kehilangan jumlah air yang berlebihan ke lingkungan.
Solusi hipertonik
larutan garam 3%.
larutan garam 5%.
10% dekstrosa dalam air (D10W).
5% dekstrosa dalam larutan garam 0,9%.
5% dekstrosa dalam larutan garam 0,45%.
Dekstrosa 5% dalam Ringer Laktat.