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La fonction d'une cellule est directement influencée par son environnement, y compris les substances qui se dissolvent dans son environnement. Placer les cellules dans différents types de solutions aide les étudiants et les scientifiques à comprendre le fonctionnement des cellules. Une solution hypotonique a un effet drastique sur les cellules animales, démontrant les propriétés importantes et distinctives d’une cellule animale et de ses membranes.
Solutions
Une solution est un mélange de deux substances ou plus et est composée de deux parties: les solutés et le solvant. Les solutés sont les substances qui sont dissoutes et le solvant est la substance dans laquelle les solutés sont dissous. Les solutions ont une répartition uniforme des solvants dans tout le mélange. Les solutions sont comparées les unes aux autres en les décrivant comme hypertoniques, isotoniques ou hypotoniques. Si une solution est hypertonique, elle contient plus de solutés que d’autres. Une solution isotonique a la même quantité de solutés. Une solution hypotonique a moins de solutés.
Osmose
L'osmose fait référence au mouvement de l'eau à travers une membrane sélectivement perméable. Une membrane sélectivement perméable est une membrane qui permet uniquement le passage de molécules d’eau - et non de solutés ou d’ions - à travers la membrane. En osmose, l’eau passe toujours d’une solution contenant un faible nombre de solutés à une solution contenant un grand nombre de solutés. Si une solution avec un faible nombre de solutés (hypotonique) est placée à côté d'une solution avec un plus grand nombre de solutés (hypertonique) et est séparée par une membrane sélectivement perméable, l'eau passerait de la solution hypotonique à la solution hypertonique en raison de l'osmose. .
Membranes cellulaires
Chaque cellule a une membrane qui recouvre l'extérieur de la cellule; c'est ce qu'on appelle une membrane plasmique. Cette membrane remplit de nombreuses fonctions, notamment celle de séparer le contenu de la cellule du monde extérieur, de protéger la cellule et de déplacer les substances à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Ces substances peuvent être des nutriments, des déchets et de l'eau. Les cellules animales sont différentes de celles des autres organismes en ce qu'elles manquent d'une paroi cellulaire, structure rigide qui protège la cellule et lui donne une forme.
Cellules animales en solution hypotonique
Les cellules animales ont une membrane qui est perméable différentiellement. Semblable à une membrane sélectivement perméable, une membrane différentiellement perméable ne permet à certaines substances - y compris l'eau, mais pas exclusivement l'eau - de traverser la membrane. Une cellule animale placée dans une solution hypotonique gagnera rapidement en eau, car l'osmose provoquerait le déplacement de l'eau dans une zone contenant davantage de solutés. Dans ce cas, c'est l'intérieur de la cellule.
Une cellule dans une solution hypotonique peut gagner suffisamment d’eau pour lyser ou rompre la membrane cellulaire, ce qui détruit la cellule. Les cellules végétales ont une certaine défense contre ce phénomène parce que leurs parois empêchent la cellule de se rompre. Les organismes qui vivent dans des environnements d'eau douce, qui sont généralement hypotoniques, ont souvent des mécanismes qui aident à empêcher les cellules de se rompre. Ce principe est souvent démontré avec les globules rouges, qui ne disposent d'aucun mécanisme pour se défendre contre le lysage.