Tonicitet (från τόνος - "spänning" ) är ett mått på den osmotiska tryckgradienten , det vill säga skillnaden i vattenpotentialen för två lösningar åtskilda av ett semipermeabelt membran . Detta koncept tillämpas vanligtvis på lösningar som omger celler . Osmotiskt tryck och tonicitet kan endast påverkas av lösningar av ämnen som inte penetrerar membranet ( elektrolyt , protein , etc.). Lösningar som penetrerar membranet har samma koncentration på båda sidor av membranet och ändrar därför inte toniciteten.
Det finns tre varianter av tonicitet: en lösning i förhållande till en annan kan vara isoton, hyperton och hypoton.
Isotoni är jämlikheten mellan osmotiskt tryck i flytande medier och vävnader i kroppen, vilket säkerställs genom att bibehålla osmotiskt ekvivalenta koncentrationer av de ämnen som finns i dem. Isotoni är en av de viktigaste fysiologiska konstanterna i kroppen, tillhandahållen av mekanismerna för självreglering . En isotonisk lösning är en lösning som har ett osmotiskt tryck som är lika med det intracellulära. En cell nedsänkt i en isoton lösning är i ett jämviktstillstånd - vattenmolekyler diffunderar genom cellmembranet i lika stora mängder inåt och utåt, utan att ackumuleras eller förloras av cellen. Avvikelsen av osmotiskt tryck från den normala fysiologiska nivån innebär en kränkning av de metaboliska processerna mellan blodet, vävnadsvätskan och kroppens celler. En kraftig avvikelse kan störa cellmembranens struktur och integritet.
En hypertonisk lösning är en lösning som har en högre koncentration av ett ämne i förhållande till intracellulärt vatten. När en cell är nedsänkt i en hypertonisk lösning uppstår dess uttorkning - intracellulärt vatten kommer ut, vilket leder till uttorkning och skrynkling av cellen. Hypertoniska lösningar används i osmoterapi för att behandla intracerebral blödning .
En hypoton lösning är en lösning som har ett lägre osmotiskt tryck i förhållande till en annan, det vill säga den har en lägre koncentration av ett ämne som inte tränger igenom membranet. När en cell är nedsänkt i en hypoton lösning sker osmotisk penetration av vatten in i cellen med utvecklingen av dess hyperhydrering - svullnad, följt av cytolys . Växtceller i denna situation är inte alltid skadade; när den är nedsänkt i en hypoton lösning kommer cellen att öka turgortrycket och återuppta sin normala funktion.
Epidermala celler av tradescantia är normala och i plasmolys.
I djurceller orsakar en hyperton miljö vatten att fly från cellen, vilket orsakar cellulär krympning (crenation). I växtceller är effekterna av hypertona lösningar mer dramatiska. Det flexibla cellmembranet sträcker sig från cellväggen , men förblir fäst vid det vid plasmodesmata . Plasmolys utvecklas - celler får ett "nål" utseende, plasmodesmata slutar praktiskt taget att fungera på grund av sammandragning.
Vissa organismer har specifika mekanismer för att övervinna miljöhypertonicitet. Till exempel bibehåller fiskar som lever i en hyperton saltlösning det intracellulära osmotiska trycket genom att aktivt utsöndra överskottssalt som de har druckit. Denna process kallas osmoreglering.
I en hypoton miljö sväller djurceller till punkten för bristning ( cytolys ). För att ta bort överflödigt vatten i sötvattensfisk pågår urineringsprocessen ständigt. Växtceller motstår effekterna av hypotoniska lösningar väl på grund av deras starka cellvägg som ger effektiv osmolaritet eller osmolalitet .
Vissa läkemedel för intramuskulär användning administreras företrädesvis i form av en lätt hypoton lösning, vilket gör att de bättre kan absorberas av vävnaderna.