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Solução hipotónica
n., plural: soluções hipotónicas
Definição: Uma solução que tem menos solutos do que outra solução com a qual é comparada

Definição de solução hipotónica

O que é uma solução hipotónica? Refere-se a uma solução que contém uma menor quantidade de soluto em comparação com a concentração de soluto na outra solução através de uma membrana semipermeável.

Aqui, é importante compreender o que significa uma “solução” na ciência. Uma solução em ciência é referida como um sistema homogéneo composto por dois ou mais constituintes. Os constituintes que são dissolvidos são conhecidos como ‘solutos’ e o outro constituinte que dissolve o soluto é conhecido como solvente.

Hipotonicidade é um termo relativo em que a propriedade da solução é definida em relação à outra solução. Em biologia, na maioria das vezes, a solução de comparação é o fluido citosólico ou o fluido presente no interior de uma célula. Assim, em biologia, uma solução seria definida como hipotónica quando conteria uma menor quantidade de solutos do que o citosol de uma célula. A membrana da célula é a membrana semipermeável. Então, o que acontece a uma célula exposta a um ambiente hipotónico? Será que uma célula encolherá numa solução hipotónica? ou irá inchar? Uma célula exposta a um ambiente hipotónico terá um influxo de água e, em consequência disso, o inchaço da célula provoca.

Tonicidade

Para termos uma compreensão mais profunda deste conceito, precisamos de compreender o conceito de tonicidade. Basicamente, tonicidade é um termo relativo ao comportamento em que a quantidade de solutos não penetrantes determina o comportamento ou o movimento das moléculas de solvente através de uma membrana semipermeável. É muito essencial compreender que a propriedade é governada apenas pelos solutos não penetrantes e não pela quantidade do total de solutos. Agora com esta clareza do conceito de tonicidade, podemos compreender três tipos diferentes de soluções, ou seja, hipotónica, hipertónica, e isotónica.

Hipertonicidade

O prefixo da palavra tonicidade é “hiper”, que significa “mais” ou “excesso”. Assim, uma solução contendo uma maior quantidade de solutos não penetrantes em comparação com a outra solução através de uma membrana semipermeável. Considere uma célula colocada na solução hipertónica. Num ambiente hipertónico, a quantidade de solutos não penetrantes na solução fora do citosol seria mais elevada do que a concentração citosólica. Como resultado desta diferença de concentração, é gerado um gradiente osmótico através da membrana semipermeável. Isto resulta no efluxo (“flowing out”) do solvente levando à retracção da célula.

Isotonicidade

Aqui, o prefixo da palavra tonicidade é “iso”, que significa “o mesmo”. Assim, quando as duas soluções através de uma membrana semipermeável contêm a mesma quantidade de solutos não penetrantes, são conhecidas por serem isotónicas. Em tal cenário, devido à ausência de um gradiente osmótico, uma célula não encolherá nem inchará, uma vez que não haveria movimento líquido das moléculas de solvente. Em relação ao soro sanguíneo, qualquer solução com tonicidade na gama de 280 – 300 mOsm/litro é referida como isotónica com sangue. 0,9% de cloreto de sódio é o exemplo clássico de uma solução isotónica.

Hipotonicidade

O prefixo da tonicidade (que significa empurrar ou empurrar) é “hipo”, que significa “baixo”. Em biologia, hipotonicidade é definida como soluções com uma baixa quantidade ou concentração dos solutos não penetrantes em comparação com a outra solução através de uma membrana semipermeável. Assim, se uma célula é colocada numa solução hipotónica em que a quantidade de solutos não penetrantes na solução é menor e a concentração de água é maior do que a presente no citosol. Como resultado do ambiente hipotónico, é gerado um gradiente osmótico que resulta no movimento do solvente ou da água para a célula, resultando no inchaço da célula. Assim, uma célula colocada numa solução hipotónica irá inchar e eventualmente mentir. Mas o que significa lise?

Figure 1: Diferença no comportamento da célula animal e da célula vegetal em condições hipotónicas, isotónicas, e hipertónicas.

‘Lise’ é definida como a ruptura da membrana celular que poderia ser induzida pelo gradiente osmótico, viral, ou enzimático. A lise é o processo da actividade de lise. A ‘lise’ é definida como a desintegração de partículas grandes em partículas mais pequenas. Assim, estes agentes são descritos como líticos que podem resultar em completa perturbação da membrana celular que provoca a morte celular.

p>Hereína, é importante ter clareza entre termos semelhantes: plasmólise e citólise. A plasmólise é a retracção da célula quando colocada num ambiente hipertónico, devido ao efluxo da água das células. Nas células animais, devido à ausência de qualquer parede celular, a célula encolhe. No entanto, no caso de células vegetais, o efluxo de água das células resulta na ruptura da membrana celular da parede celular e na criação de espaços ou bolsas entre a parede celular e a membrana celular. A citólise é observada quando uma célula é colocada numa solução hipotónica. Devido ao gradiente osmótico, as moléculas de água deslocar-se-ão para dentro da célula, resultando em inchaço da célula que acabará por rebentar e lise. A citólise é observada apenas em células animais e protozoários. Dependendo da célula envolvida, a lise celular pode ser denominada “hemólise” (lise dos glóbulos vermelhos), “oncolise” (lise de células cancerosas), etc.

A presença de uma parede celular e de vacúolos protege a célula vegetal da citólise. Os vacúolos absorvem o excesso de água, empurrando a membrana celular contra a parede celular, que por sua vez exerce um contra impulso conhecido como pressão turgor. Assim, a plasmólise e a citólise são duas condições opostas que ocorrem em condições hipertónicas e hipotónicas respectivamente.

Veja este vídeo abaixo para compreender a representação figurativa do destino de uma célula em soluções hipertónicas vs hipotónicas.

Exemplos de solução hipotónica

Em biologia, as soluções hipotónicas são classificadas com referência ao soro sanguíneo. No que diz respeito ao soro sanguíneo, as soluções com osmolaridade inferior a 280 mOsm/litro são referidas como soluções hipotónicas. Solução salina hipotónica, ou seja 0,45% cloreto de sódio ou 0,25% cloreto de sódio com ou sem dextrose, 2,5% solução de dextrose, etc., são alguns dos exemplos de soluções hipotónicas que são hipotónicas em relação ao soro sanguíneo e são utilizadas como soluções intravenosas hipotónicas.

É água uma solução hipotónica?

p>água é o exemplo arquetípico de uma solução hipotónica. Embora, mais uma vez, isto será subjectivo à solução que é comparada. A água é um solvente e a água destilada purificada será sempre hipotónica em comparação com a solução aquosa de um soluto que contenha qualquer quantidade do soluto. A água destilada purificada é desprovida de qualquer substância e por isso é considerada hipotónica para qualquer solução aquosa de um soluto.

Importância biológica das soluções hipotónicas

Tonicidade é essencial para manter os processos de vida. Os artistas, como a paramecia e amoebae, são capazes de manter a estrutura rígida devido à regulação da tonicidade, embora não possuam um citoesqueleto ou uma parede celular. Estes protistas vivem geralmente no ambiente hipotónico, e por isso ocorre um fluxo contínuo de água. Para manter a estrutura celular e prevenir a lise celular, estes protistas têm um órgão especializado conhecido como vacúolos contráteis que funcionam para acumular um excesso de água da célula e eventualmente atirar esse excesso de água.

Num ambiente hipotónico, o influxo contínuo de água resulta na geração de pressão turgor nas células da planta. As plantas utilizam esta pressão turgor para fornecer estrutura e rigidez à sua estrutura.

Fungi (como cogumelos) e as plantas regulam o seu ambiente de modo a manter condições hipotónicas na sua célula. Como resultado do ambiente hipotónico, o influxo de água resultará na geração de pressão turgor. Assim, as células permanecem em estado erecto, mantendo a rigidez da sua estrutura.

As plantas também utilizam esta pressão para transportar água através do seu corpo vegetal, isto é, das raízes até ao caule superior das plantas. Assim, quando as plantas não são regadas durante muito tempo, cria-se um ambiente hipertónico à sua volta e estas perdem a pressão turgorosa, dando uma aparência murcha.

Na rega dessas plantas, a pressão de turgor é regenerada e as plantas recuperam a sua forma e estrutura. As zonas pantanosas e os mangais têm um ambiente altamente hipertónico devido ao elevado teor de sal. Uma planta normal murchará em condições hipertónicas tão extremas. Contudo, as plantas que existem em áreas pantanosas, os mangais adaptaram-se para criar uma condição citosólica hipertónica nas suas células radiculares. Assim, um ambiente externo hipotónico resultante em redor das raízes ajuda estas plantas a absorver a água do ambiente.

p>Ler: Regulação da Água das Plantas (Tutorial)

Similiarmente, todos os animais aquáticos que vivem em água do mar ou água doce estão equipados para controlar o efeito da osmose através de um mecanismo conhecido como osmoregulação. Devido a esta osmoregulação, o teor de sal na água é crítico para a vida aquática em qualquer corpo de água. As tartarugas marinhas adaptaram-se para criar um ambiente interno hipertónico com a ajuda de glândulas salinas. Como resultado do ambiente interno hipertónico, o ambiente externo torna-se relativamente hipotónico para elas, ajudando assim estes animais marinhos a sobreviver mesmo no ambiente altamente hipertónico.

Ler: Animal Water Regulation (Tutorial)

Tonicidade e o gradiente osmótico é a razão pela qual os peixes de água doce não conseguem sobreviver na água do mar e vice-versa. A água doce é um dos exemplos de uma solução hipotónica. Assim, as células dos peixes de água doce têm uma maior concentração de sal do que a sua água do rio ou do lago circundante. Estes peixes adaptaram e desenvolveram um sistema para expelir continuamente o excesso de água do seu corpo. No entanto, se os peixes de água doce forem expostos à água do mar, os peixes de água doce teriam células hipotónicas em comparação com o ambiente hipertónico externo. Em tais condições, a remoção de água do seu corpo ocorrerá e isso acabará por desidratar e perecer. Assim, a flutuação no teor de sal da água afecta drasticamente a população de peixes em qualquer corpo de água.

Medicamente, a perda da quantidade excessiva de sódio em comparação com a perda de água resulta numa osmolaridade sérica reduzida, levando assim a uma condição conhecida como desidratação hipotónica (ou hiponatremia). A redução da osmolaridade sérica resulta no influxo de água do espaço extracelular para o espaço intracelular, conduzindo assim a um inchaço e edema celular. Este desequilíbrio do sódio resulta na manifestação de sintomas neurológicos como náuseas, dores de cabeça, confusão, inconsciência, fraqueza ou desaparecimento do reflexo tendinoso, estupor, e letargia, levando eventualmente ao coma, e à morte. É importante compreender que a desidratação hipotónica é na realidade um inchaço e edema celular devido à retenção excessiva de água. Esta condição pode ocorrer devido à perda excessiva de líquidos devido a feridas ou queimaduras, diarreia crónica, doença de Addison, acidose tubular renal, uso crónico de fluidos hipotónicos intravenosos ou soro fisiológico regular em doentes, fibrose cística, e uso crónico de diuréticos. Como habitualmente prescrito pelos médicos, o tratamento da desidratação hipotónica é iniciado com 3% de solução salina hipertónica ou 0,9% de solução salina isotónica (dependendo da cronicidade da doença) juntamente com a monitorização contínua dos níveis séricos de sódio para prevenir a mielinólise.

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