Larutan hipertonik adalah larutan yang mengandung konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi dibandingkan dengan larutan lain. Sebaliknya larutan dengan konsentrasi atau osmolaritas yang lebih rendah, dikenal sebagai larutan hipotonik. Dalam biologi, ilmuwan harus menjelaskan isi sel dibandingkan dengan lingkungan. Jika sel ditempatkan dalam larutan hipertonik, sel akan menjadi hipotonik.
Jika sitosol sel adalah larutan hipertonik, itu berarti lingkungannya hipotonik, atau lebih terkonsentrasi lemah. Ini sangat penting karena zat terlarut dan air cenderung mengalir atau berdifusi sepanjang gradiennya. Dua larutan dicampur bersama akhirnya akan menjadi larutan tunggal. Jika larutan dipisahkan oleh membran permeabel yang hanya memungkinkan air mengalir, larutan akan menjadi isotonik. Larutan isotonik memiliki konsentrasi yang sama, meskipun mereka mungkin memiliki volume yang berbeda.
Membran plasma yang mengelilingi sel adalah selaput permeabel khusus yang memisahkan isi sel dari lingkungan. Membran plasma tertanam dengan protein transpor membran khusus yang membantu mengangkut zat terlarut. Ia juga memiliki saluran protein khusus yang disebut aquaporin yang memungkinkan air mengalir bebas melintasi membran. Sel harus menggunakan energi yang secara aktif memindahkan zat terlarut ke dalam dan keluar sel. Terlalu banyak zat terlarut dan sitosol akan menjadi larutan hipertonik dibandingkan dengan lingkungan. Sel-sel tanpa dinding sel dapat meledak dalam kondisi ini. Terlalu sedikit zat terlarut dan lingkungan akan menjadi larutan hipertonik. Dalam hal ini, kebalikannya akan terjadi, ketika air bergerak keluar dari sel. Air bergerak melawan gradien konsentrasi zat terlarut, bergerak dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah konsentrasi zat terlarut yang tinggi. Dalam arti lain, air bergerak dengan gradien konsentrasi air, dari area konsentrasi air yang tinggi ke area konsentrasi air rendah.
Organisme mengatur osmolaritas sel mereka dikenal sebagai osmoregulator. Biasanya, sel-sel mencoba mempertahankan sitoplasma mereka sebagai larutan hipertonik dibandingkan dengan lingkungan. Meskipun ini menimbulkan masalah struktural tertentu, ini memungkinkan air mengalir bebas melalui sel, dan berpartisipasi dalam banyak reaksi yang diperlukan. Jika sel-sel hipotonik, mereka akhirnya akan kehilangan sebagian besar air mereka ke lingkungan. Organisme lain, osmoconformer, memiliki osmolaritas yang sama dengan lingkungan, meskipun zat terlarut yang tepat mungkin berbeda. Ini memastikan bahwa mereka tidak kehilangan atau mendapatkan banyak air.
Contoh Larutan Hipertonik
Ginjal manusia
Untuk mengatur jumlah air dalam tubuh, otak manusia memiliki protein khusus yang disebut osmoreseptor, yang dapat mengukur osmolaritas lingkungan di sekitar sel. Jika lingkungan menjadi larutan yang sangat hipertonik, itu karena tidak ada cukup air dalam darah untuk mencairkan zat terlarut. Hipotalamus melepaskan hormon sekaligus meningkatkan permeabilitas membran di ginjal. Ginjal menyerap air yang seharusnya dikeluarkan, dan menambahkannya kembali ke aliran darah. Darah menjadi lebih isotonik dibandingkan dengan sel, dan proses normal dapat berlanjut.
Larutan hipertonik pada tumbuhan
Umumnya, tumbuhan lebih memilih hidup di lingkungan hipotonik. Dalam lingkungan yang hipotonik, air dengan mudah membanjiri sel-sel tumbuhan dan mereka dapat tetap turgid, atau kaku, karena tekanan yang diberikan pada dinding sel mereka oleh masuknya air. Tanaman menggunakan potensi air ini untuk memberikan struktur tubuh mereka dan memindahkan air dari akar ke bagian atas tanaman. Namun, banyak tanaman telah beradaptasi untuk hidup di lingkungan hipertonik. Rawa di laut, rawa bakau, dan perairan payau lainnya mengandung kandungan garam yang jauh lebih tinggi daripada air tawar. Tanah menjadi jenuh dengan garam-garam ini, menciptakan konsentrasi zat terlarut yang jauh lebih tinggi di tanah. Kebanyakan tanaman akan mengerut jika ditransplantasikan ke habitat ini, tetapi sekelompok tanaman khusus yang dikenal sebagai Halofit telah berevolusi untuk mengatasi hambatan ini. Dengan meningkatkan osmolaritas akar mereka, tanaman mampu berubah dari lingkungan hipotonik di dalam sel dibandingkan dengan lingkungan ke larutan hipertonik di sitosol. Ini menurunkan potensi air dari sel-sel akar, dan memungkinkan air masuk ke sel. Sel-sel ini menyimpan kelebihan garam di akar atau mengangkut garam ke daun, di mana mereka dapat dikeluarkan dari kelenjar.
Osmoregulasi dapa Penyu Laut
Dibandingkan dengan air tawar, air asin adalah larutan hipertonik. Ini berarti bahwa untuk sel berfungsi, mereka harus mengandung sitosol yang lebih larutan hipertonik daripada air garam. Penyu laut misalnya, hidup dalam larutan yang jauh lebih hipertonik dibandingkan dengan kura-kura air tawar. Jika Anda menempatkan kura-kura air tawar di air laut, air laut hipertonik akan mengeringkan kura-kura. Alih-alih terhidrasi oleh air, air laut padat terlarut akan menarik air dari tubuh untuk menyeimbangkan perbedaan dalam osmolaritas. Untuk mengatasi kendala ini, penyu dan hewan laut lainnya telah mengembangkan jalur unik untuk menghilangkan garam berlebih. Garam bergerak dari saluran pencernaan ke aliran darah. Ketika mereka mencapai kelenjar garam, mereka dihapus. Ini menciptakan lingkungan internal yang lebih tinggi dalam zat terlarut, tetapi yang tidak menurunkan jumlah air berlebih ke lingkungan.
