Тоничность раствора определяет, получает ли клетка или теряет воду в этом растворе. Тоничность зависит от проницаемости клеточной мембраны для различных растворов и концентрации непенетрирующих растворов в растворе внутри и снаружи клетки. Если полупроницаемая мембрана препятствует прохождению некоторых растворов, но позволяет воде следовать градиенту концентрации, вода перемещается со стороны с низкой осмолярностью (т.е. с меньшим количеством растворимого вещества) в сторону с более высокой осмолярностью (т.е. более высокой концентрацией растворимого вещества). Тоничность раствора определяет величину и направление осмоса и приводит к трем возможным состояниям: гипертонике, гипотонии и изотоничности.
В биологии приставка “iso” означает равенство или равные измерения. Когда внеклеточная и внутриклеточная жидкость имеют равную концентрацию непенетрирующего раствора внутри и снаружи, раствор является изотоническим. Изотонические растворы не имеют чистого движения воды. Вода будет по-прежнему двигаться в обои направлениях, только в равных пропорциях. Таким образом, никаких изменений в объеме клеток не происходит.
Приставка “гипо” означает меньше или ниже. Всякий раз, когда существует низкая концентрация непенетрирующих растворов и высокая концентрация воды снаружи по отношению к внутренней, окружающая среда является гипотонической. Вода будет двигаться в клетку, заставляя её набухать. В клетках животных, опухоль в конечном итоге заставляет клетку лопнуть и погибнуть. Пресная вода является примером гипотонической среды. Пресноводные организмы, как правило, имеют более высокую осмолярность (т.е. более высокую концентрацию соли) в своих клетках, чем окружающий водоем, такой как озеро или река.
И наоборот, приставка “гипер” означает более или выше. Во время гипертонии внеклеточная жидкость содержит больше растворимой (т.е. высокой осмолярности) и меньше воды, чем внутри клетки. Таким образом, вода выходит из клетки, в результате чего клетки животных сокращаются. Соленая вода является примером гипертонической внеклеточной жидкости, поскольку она имеет более высокую осмолярность (т.е. более высокую концентрацию соли) в отличие от большинства внутриклеточных жидкостей.
Чтобы избежать сокращения и отеков, который происходит в гипертонических и гипотонических растворах, клетки животных должны иметь стратегии для поддержания осмотического баланса. Процесс достижения осмотического баланса называется осморегуляцией. Стратегии осморегуляции может быть сгруппированы в две категории: регулирование и соответствие. Осморегуляторы контролируют и поддерживают свои внутренние осмотические условия независимо от условий окружающей среды. И наоборот, осмоконсформаторы используют активные и пассивные внутренние процессы для имитации осмолярности окружающей среды.
Многие животные, в том числе люди, являются осморегуляторами. Например, рыбы, которые живут в соленой воде, гипертонической среде, способны регулировать воду, потерянную для окружающей среды, принимая в обильных количествах воду и часто выделяя соль. Рыбы, которые живут в пресной воде смягчают постоянный осмос воды в своих клетках путем частого мочеиспускания, что высвобождает воду из организма.
Большинство морских беспозвоночных, таких как омары и медузы, являются осморегуляторами. Осморегуляторы сохраняют внутреннюю концентрацию растворимого вещества, или осмолярность, равной концентрации окружающей среды, и поэтому они процветают в окружающей среде без частых колебаний.
