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5.7: 동물의 강장
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Biology

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Education
Tonicity in Animals
 
전사물

5.7: Tonicity in Animals

5.7: 동물의 강장

The tonicity of a solution determines if a cell gains or loses water in that solution. The tonicity depends on the permeability of the cell membrane for different solutes and the concentration of nonpenetrating solutes in the solution within and outside of the cell. If a semipermeable membrane hinders the passage of some solutes but allows water to follow its concentration gradient, water moves from the side with low osmolarity (i.e., less solute) to the side with higher osmolarity (i.e., higher solute concentration). Tonicity of the extracellular fluid determines the magnitude and direction of osmosis and results in three possible conditions: hypertonicity, hypotonicity, and isotonicity.

Isotonic Solutions

In biology, the prefix “iso” means equal or being of equal measurements. When extracellular and intracellular fluid have an equal concentration of nonpenetrating solute inside and outside, the solution is isotonic. Isotonic solutions have no net movement of water. Water will still move in and out, just in equal proportions. Therefore, no change in cell volume occurs.

Hypotonic Solutions

The prefix “hypo” means lower or below. Whenever there is a low concentration of nonpenetrating solute and a high concentration of water outside relative to inside, the environment is hypotonic. Water will move into the cell, causing it to swell. In animal cells, the swelling ultimately causes cells to burst and die. Freshwater is an example of a hypotonic environment. Freshwater organisms tend to have higher osmolarity (i.e., higher salt concentration) inside their cells than the surrounding body of water such as a lake or river.

Hypertonic Solutions

Conversely, the prefix “hyper” means more or above. During hypertonicity, the extracellular fluid contains more solute (i.e., high osmolarity) and less water than the inside of a cell. Thus, water moves out of the cell, causing animal cells to shrink. Saltwater is an example of hypertonic extracellular fluid because it has a higher osmolarity (i.e., higher salt concentration) in contrast to most intracellular fluids.

Osmoregulation

To avoid the shrinking and swelling that occurs in hypertonic and hypotonic solutions, animal cells must have strategies to maintain osmotic balance. The process by which osmotic balance is achieved is called osmoregulation. Osmoregulatory strategies can be grouped into two categories: regulating and conforming. Osmoregulators control and maintain their internal osmotic conditions independent of environmental conditions. Conversely, osmoconformers use active and passive internal processes to mimic the osmolarity of their environment.

Many animals, including humans, are osmoregulators. For instance, fish that live in saltwater, a hypertonic environment, are able to regulate water lost to the environment by taking in copious quantities of water and frequently excreting salt out. Fish that live in freshwater mitigate the constant osmosis of water into their cells by frequent urination that releases water out of the body.

Most marine invertebrates, such as lobsters and jellyfish, are osmoconformers. Osmoconformers maintain an internal solute concentration—or osmolarity—equal to that of their surroundings, and so they thrive in environments without frequent fluctuations.

용액의 강열성은 세포가 해당 솔루션에서 물을 얻거나 잃는지 여부를 결정합니다. 토니시티는 다른 솔루트에 대한 세포막의 투과성 및 세포 내외의 용액에서 침투하지 않는 솔루트의 농도에 달려 있습니다. 반과성 멤브레인이 일부 솔루트의 통과를 방해하지만 물이 농도 그라데이션을 따를 수 있게 되면, 물은 더 높은 삼투성(즉, 더 높은 솔직 농도)을 가진 측면으로 이동합니다. 세포외 유체의 강년도는 삼투압의 크기와 방향을 결정하고 세 가지 가능한 조건인 과도성, 저체온성 및 동상성으로 이뤄집니다.

이소토닉 솔루션

생물학에서 접두사 "iso"는 동등한 또는 동일한 측정의 존재임을 의미합니다. 세포외 및 세포내 유체가 내부와 외부의 불침투 성 솔루트의 동등한 농도를 가질 때, 해결책은 동상학이다. 동위 원소 솔루션은 물의 순 이동이 없습니다. 물은 여전히 같은 비율로 움직이고 나갈 것입니다. 따라서 세포 부피의 변화가 발생하지 않습니다.

저온 솔루션

접두사 "hypo"는 아래 또는 아래를 의미합니다. 내부에 비해 불침투성 솔루트의 낮은 농도와 외부물의 높은 농도가 있을 때마다, 환경은 저근증이다. 물이 세포로 이동하여 팽창합니다. 동물 세포에서, 팽윤은 궁극적으로 세포가 파열하고 정지하는 원인이 됩니다. 민물은 저혈압 환경의 예입니다. 담수 유기체는 호수 나 강과 같은 물의 주변 몸보다 세포 내부의 더 높은 발진 (즉, 높은 염 농도)을 갖는 경향이 있다.

하이퍼토닉 솔루션

반대로 접두사 "하이퍼"는 더 많거나 그 이상을 의미합니다. 과도 성 동안, 세포 외 유체는 세포 내부보다 더 많은 solute (즉, 높은 발진)와 적은 물을 포함합니다. 따라서, 물은 세포 밖으로 이동하여 동물 세포가 수축합니다. 바닷물은 대부분의 세포내 유체와 는 대조적으로 더 높은 방사성 (즉, 더 높은 염 농도)을 가지고 있기 때문에 hypertonic 외세포 유체의 예입니다.

Osmoregulation

고온 및 저혈압 솔루션에서 발생하는 수축과 붓기를 피하려면 동물 세포는 삼투성 균형을 유지하기위한 전략이 있어야합니다. 삼투성 균형을 달성하는 과정은 삼투압조절이라고 합니다. Osmo조절 전략은 규제 및 준수라는 두 가지 범주로 그룹화될 수 있습니다. Osmo조절기는 환경 조건과 는 별개로 내부 삼투압 조건을 제어하고 유지합니다. 반대로, osmoconformers는 활성 및 수동 내부 프로세스를 사용하여 환경의 진동을 모방합니다.

인간을 포함한 많은 동물들은 삼투조절제입니다. 예를 들어, 초수에 사는 물고기는 풍부한 양의 물을 복용하고 자주 소금을 배설하여 환경에 손실 된 물을 조절 할 수 있습니다. 민물에 사는 물고기는 몸에서 물을 방출하는 빈번한 배뇨에 의해 세포로 물의 지속적인 삼투를 완화합니다.

랍스터와 해파리와 같은 대부분의 해양 무척추 동물은 삼투순응제입니다. Osmoconformers는 내부 솔직 한 농도 유지-또는 방아질-그들의 주변의 동등, 그래서 그들은 자주 변동 없이 환경에서 번성.


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