Osmose
A osmose é o movimento de água através de uma membrana semipermeável ocasionado por diferenças na pressão osmótica. É um fator importante na vida das células. As membranas plasmáticas são mais permeáveis à água que a maioria das outras moléculas pequenas, íons e macromoléculas, porque os canais proteicos (aquaporinas) na membrana seletivamente permitem a passagem de água.
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Solução isotônica
A quantidade de soluto é igual dentro e fora da célula. A célula não ganha nem perde água, ou seja, sua forma fica inalterada.
Solução hipertônica
A quantidade de soluto é maior fora da célula. A célula perde água e sofre crenação (murcha), isso quando se tratar de uma célula animal. No caso de uma célula vegetal ela irá sofrer plasmólise.
Solução hipotônica
A quantidade de soluto é maior dentro da célula. A célula ganha água e sofre lise (estoura) se a mesma se tratar de uma célula animal, isso não ocorrerá no caso de uma célula vegetal por conta de sua parede celular.
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A osmose ocorre de um local onde o solvente tem um alto potencial químico para um local com solvente de baixo potencial químico. O potencial químico aumenta com a temperatura e com a pressão, diminuindo com a concentração do soluto. Os conteúdos celulares também estão sob Pressão de Parede, que aumenta a energia livre da célula. O potencial químico φ {\displaystyle \varphi } do solvente (ou potencial de água da célula) nos mostra a direção da difusão. A osmose sempre acontecerá no seguinte sentido: φ A {\displaystyle \varphi _{A}} → {\displaystyle \rightarrow } φ B {\displaystyle \varphi _{B}} → {\displaystyle \rightarrow } Osmose φ {\displaystyle \varphi } assume sempre um valor negativo, sendo o valor zero para a água pura, e é o resultado da interação da Pressão de Parede ( P W {\displaystyle P_{W}} ) com o Potencial Osmótico ( π {\displaystyle \pi } ), logo: φ {\displaystyle \varphi } = π {\displaystyle \pi } + P W {\displaystyle P_{W}}
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Em animais, apesar da célula não possuir uma membrana plasmática dita "perfeita" em termos de permeabilidade (devido ao facto de nela passar, não só água mas também outras substâncias como íons de sódio e potássio) é possível a ocorrência de osmose por transporte passivo. Uma pequena quantidade de água (meio hipotónico), no entanto, pode resultar na ruptura da célula: o exemplo clássico para esse acontecimento é a ruptura das hemácias, conhecida como hemólise. Em oposto, no momento em que há uma grande saída de água (meio hipertónico), a célula enruga-se.[carece de fontes?]
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Em vegetais, apesar de grande similaridade com animais, a osmose tem suas particularidades. Primeiramente por não haver ruptura da célula devido à resistência que a parede celular proporciona e também pela presença do vacúolo que suporta certa quantidade de água. Quando uma célula vegetal está em meio hipotônico, absorve água. Ao contrário da célula animal, ela não se rompe, pois é revestida pela parede celular ou membrana celulósica, que é totalmente permeável, mas tem elasticidade limitada, restringindo o aumento do volume da célula. Assim, a entrada de água na célula não depende apenas da diferença de pressão osmótica entre o meio extracelular e o meio intracelular (principalmente a pressão osmótica do suco vacuolar, líquido presente no interior do vacúolo da célula vegetal). Depende, também, da pressão contrária exercida pela parede celular. Essa pressão é conhecida por pressão de turgescência, ou resistência da membrana celulósica à entrada de água na célula.
Relações matemáticas hídricas na célula vegetal
Existem dois fatores que determinam a quantidade de água na célula. São eles: Como a quantidade de água existente na célula depende diretamente da resultante desses dois fatores, convencionou-se utilizar a seguinte equação para mostrar a entrada de água na célula vegetal: S c = S i + M {\displaystyle S_{c}=S_{i}+M} Por vezes, utiliza-se a seguinte fórmula: D P D = P O − P T {\displaystyle DPD=PO-PT} Quando está em meio isotônico, a parede celular não oferece resistência à entrada de água, pois não está sendo distendida ( P T = 0 {\displaystyle PT=0} ). Mas, como as concentrações de partículas dentro e fora da célula são iguais, a diferença de pressão de difusão é nula a célula está flácida. A força de entrada ( P O {\displaystyle PO} ) de água é igual à força de saída ( P T {\displaystyle PT} ) de água da célula.
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Foi verificado que no interior das hemácias existe uma solução de NaCl {\displaystyle {\ce {NaCl}}} (cloreto de sódio), cuja concentração constante é de 0,9%. Quando as hemácias são colocadas num tubo de ensaio contendo uma solução de NaCl, de concentração 0,4% (portanto hipotônica), verifica-se que as hemácias incham devido à entrada de água e acabam arrebentando, sofrendo hemólise. Isso acontece porque as hemácias não possuem uma parede celular para suportar uma pressão interna maior. Quando colocadas em uma solução de NaCl {\displaystyle {\ce {NaCl}}} a 1,5% (portanto hipertônica), elas perdem água, murcham e ficam enrugadas. Essa análise permite deduzir que no plasma sanguíneo existe uma solução, cuja concentração deve ser 0,9% (portanto isotônica), para manter intactas as hemácias. É importante lembrar que a permeabilidade seletiva da membrana plasmática, auxilia na regulação da concentração interna da célula. Assim o controle de substâncias: íons e moléculas em translocação de um meio para outro, não ocorre aleatoriamente. Normalmente a seletividade da membrana garante proteção ao metabolismo celular.
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Muitos mecanismos estão envolvidos na prevenção dessa catástrofe. Em bactérias e plantas,a membrana plasmática é envolvida por uma parede de célula não expansível com rigidez e força suficientes para resistir à pressão osmótica e prevenir a osmólise. Alguns protistas de água doce que vivem em meio altamente hipotônico têm uma organela (vacúolo contrátil) que bombeia a água para fora da célula. Em animais multicelulares,o plasma sanguíneo e os fluidos intersticiais (o fluido extracelular dos tecidos) são mantidos em osmolaridade semelhante à do citosol. A alta concentração de albumina e outras proteínas no plasma sanguíneo contribuem para sua osmolaridade. As células também bombeiam ativamente para fora Na + {\displaystyle {\ce {Na+}}} (cátion positivo) e outros íons para o fluido intersticial para que permaneça o equilíbrio osmótico com o meio circundante. Como o efeito dos solutos na osmolaridade depende do número de partículas dissolvidas,e não de sua massa,as macromoléculas tem efeito menor na osmolaridade de uma solução que teria uma massa equivalente dos seus componentes monométricos.
