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5.7: Tonicidad en animales
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Tonicity in Animals
 
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TRANSCRIPCIÓN

5.7: Tonicity in Animals

5.7: Tonicidad en animales

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.

La tonicidad de una solución determina si una célula gana o pierde agua en esa solución. La tonicidad depende de la permeabilidad de la membrana celular para diferentes solutos y la concentración de solutos no corral en la solución dentro y fuera de la célula. Si una membrana semipermeable dificulta el paso de algunos solutos pero permite que el agua siga su gradiente de concentración, el agua se mueve desde el lado con baja osmolaridad (es decir, menos soluto) hacia el lado con mayor osmolaridad (es decir, mayor concentración de soluto). La tonicidad del fluido extracelular determina la magnitud y la dirección de la ósmosis y da lugar a tres condiciones posibles: hipertonía, hipotonía e isotónica.

Soluciones Isotónicas

En biología, el prefijo "iso" significa igual o ser de medidas iguales. Cuando el líquido extracelular e intracelular tiene una concentración igual de soluto no variable dentro y fuera, la solución es isotónica. Las soluciones isotónicas no tienen movimiento neto de agua. El agua seguirá en movimiento dentro y fuera, sólo en proporciones iguales. Por lo tanto, no se produce ningún cambio en el volumen de la celda.

Soluciones hipotónicas

El prefijo "hypo" significa inferior o inferior. Siempre que hay una baja concentración de soluto no variable y una alta concentración de agua fuera en relación con el interior, el ambiente es hipotónico. El agua se moverá en la celda, haciendo que se hinche. En las células animales, la hinchazón en última instancia hace que las células estallen y mueran. El agua dulce es un ejemplo de un ambiente hipotónico. Los organismos de agua dulce tienden a tener una mayor osmolaridad (es decir, una mayor concentración de sal) dentro de sus células que el cuerpo de agua circundante, como un lago o un río.

Soluciones hipertónicas

Por el contrario, el prefijo "hiper" significa más o superior. Durante la hipertonía, el líquido extracelular contiene más soluto (es decir, alta osmolaridad) y menos agua que el interior de una célula. Por lo tanto, el agua se mueve fuera de la célula, haciendo que las células animales se encojan. El agua salada es un ejemplo de líquido extracelular hipertónico porque tiene una mayor osmolaridad (es decir, una mayor concentración de sal) en contraste con la mayoría de los fluidos intracelulares.

Osmoregulation

Para evitar la contracción y la hinchazón que se produce en las soluciones hipertónicas e hipotónicas, las células animales deben tener estrategias para mantener el equilibrio osmótico. El proceso por el cual se logra el equilibrio osmótico se llama osmoregulación. Las estrategias Osmoregulatorias pueden agruparse en dos categorías: regulación y conformado. Los Osmoregulators controlan y mantienen sus condiciones osmóticas internas independientes de las condiciones ambientales. Por el contrario, los osmoconformadores utilizan procesos internos activos y pasivos para imitar la osmolaridad de su entorno.

Muchos animales, incluidos los humanos, son osmoregulators. Por ejemplo, los peces que viven en agua salada, un ambiente hipertónico, son capaces de regular el agua perdida para el medio ambiente tomando grandes cantidades de agua y excretando con frecuencia sal. Los peces que viven en agua dulce mitigan la ósmosis constante del agua en sus células por micción frecuente que libera agua del cuerpo.

La mayoría de los invertebrados marinos, como langostas y medusas, son osmoconformes. Los osmoconformers mantienen una concentración interna de soluto —u osmolaridad— igual a la de su entorno, y por lo tanto prosperan en ambientes sin fluctuaciones frecuentes.


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