Exercícios: A osmose

Define osmose e indica que propriedade deve possuir uma membrana para que este fenómeno ocorra.

O que significa afirmar que uma solução é hipotónica, isotónica ou hipertónica relativamente a uma célula? Explica-o indicando para onde tende a mover-se a água em cada caso.

Três glóbulos vermelhos idênticos são colocados em três soluções distintas (A, B e C) e, ao fim de alguns minutos, apresentam o aspeto do esquema. Indica se a solução de cada recipiente era hipotónica, isotónica ou hipertónica relativamente ao glóbulo vermelho, e fundamenta a tua resposta.

Colocam-se glóbulos vermelhos em água destilada. Explica, aplicando o conceito de osmose, o que acontecerá a estas células e porquê.

Uma célula vegetal num meio hipertónico sofre plasmólise, ao passo que num meio hipotónico fica túrgida, mas não chega a rebentar, como aconteceria a uma célula animal. Explica que estrutura da célula vegetal o impede e de que modo atua.

As bactérias também sofrem os efeitos da osmose. Utiliza este facto para explicar por que razão a salga e o açucaramento são métodos tradicionais eficazes de conservação de alimentos.

Colocam-se hemácias humanas em três tubos de ensaio: o tubo 1 contém $\text{NaCl}$ a $0,9\,\%$ ($0,9\ \text{g/100\ mL}$); o tubo 2 contém $\text{NaCl}$ a $0,2\,\%$; e o tubo 3 contém uma solução aquosa de ureia $0,3\ \text{M}$ (cuja osmolaridade inicial é de cerca de $300\ \text{mOsm/L}$, equivalente à do citoplasma da hemácia). Ao microscópio observa-se que no tubo 1 os glóbulos vermelhos conservam o seu volume, mas tanto no tubo 2 como no tubo 3 sofrem inchaço e lise completa (hemólise). Justifica o comportamento osmótico dos eritrócitos nos tubos 1 e 2, e explica a aparente contradição do tubo 3 sabendo que a membrana é permeável à ureia.

Analisa-se a resposta celular face à salinidade em duas espécies vegetais: a halófita Salicornia europaea e a glicófita Arabidopsis thaliana. Ao aumentar a concentração de $\text{NaCl}$ no solo para $300\ \text{mM}$, a Arabidopsis sofre plasmólise irreversível e morre, enquanto a Salicornia mantém a turgescência sequestrando ativamente os iões $\text{Na}^+$ nos seus vacúolos e acumulando prolina e outros solutos compatíveis no seu citosol. Interpreta o problema osmótico que a salinidade do solo gera para as raízes, justifica termodinamicamente como as duas adaptações da Salicornia lhe permitem continuar a absorver água sem alterar a função das suas enzimas citoplasmáticas e prevê o que aconteceria com a turgescência se o transporte ativo para o vacúolo fosse inibido.

No osmómetro em U do esquema, uma membrana semipermeável perfeita (permeável à água e impermeável a solutos) separa duas soluções aquosas de glicose de 0,1 M e 0,5 M. No início, o nível de líquido é idêntico em ambos os braços.

1. a) Um estudante afirma que o fluxo líquido de água continuará até que a concentração de glicose em ambos os braços se iguale exatamente em 0,3 M. Contesta de forma fundamentada a sua afirmação explicando que força física trava a osmose e por que razão, no equilíbrio indicado por «?», subsiste uma diferença de concentração entre ambos os lados.
2. b) Se numa nova montagem se substituir a solução de glicose 0,5 M do braço direito por outra de NaCl 0,5 M, mantendo a de glicose 0,1 M no esquerdo, prevê justificadamente se o desnível final alcançado será maior, menor ou igual ao da experiência inicial.

Desafio do tema. Como consultor biomédico, deves avaliar como o stresse osmótico afeta a integridade celular para conceber uma bebida isotónica.

1. Experimentação caseira: Corta três tiras de batata com exatamente $5,0\text{ cm}$. Submerge uma em água mineral (meio A), outra em água com $1,0\text{ g}$ de sal de cozinha por $100\text{ mL}$ (meio B) e outra com $10,0\text{ g}/100\text{ mL}$ (meio C) durante $2$ horas.

2. Recolha de dados: Mede com régua milimétrica o comprimento final de cada tira, calcula a sua variação percentual ($\Delta L = \frac{L_f - L_i}{L_i} \cdot 100$) e regista a sua consistência ao tato numa tabela.

3. Relatório fundamentado: Elabora um gráfico com as tuas medições e redige um relatório sucinto onde justifiques:

4. O comportamento osmótico observado (turgescência face a plasmólise) e o papel das aquaporinas.

5. A razão pela qual a ultraestrutura da bicamada lipídica impede a livre difusão dos iões $\text{Na}^+$ e $\text{Cl}^-$, explicando que transporte mediado (passivo ou ativo) requereriam para a atravessar.

Será valorizado:

• Precisão na recolha de dados empíricos e no cálculo de $\Delta L$.

• Justificação biológica correta da osmose em função da tonicidade do meio.

• Integração adequada da ultraestrutura de membrana e dos mecanismos de transporte.