A tonicidade de uma solução determina se uma célula ganha ou perde água nessa solução. A tonicidade depende da permeabilidade da membrana celular para diferentes solutos e da concentração de solutos não penetrantes na solução dentro e fora da célula. Se uma membrana semipermeável dificulta a passagem de alguns solutos, mas permite que a água siga o seu gradiente de concentração, a água move-se do lado com baixa osmolaridade (ou seja, menos soluto) para o lado com maior osmolaridade (ou seja, maior concentração de soluto). A tonacidade do fluido extracelular determina a magnitude e direção da osmose e resulta em três condições possíveis: hipertonicidade, hipotonicidade e isotonicidade.

Soluções Isotónicas

Em biologia, o prefixo “iso” significa igual ou de medidas iguais. Quando o fluido extracelular e intracelular tem uma concentração igual de soluto não penetrante no interior e no exterior, a solução é isotónica. Soluções isotónicas não têm movimento líquido de água. A água ainda irá entrar e sair, mas em proporções iguais. Portanto, não ocorre alteração do volume celular.

Soluções hipotónicas

O prefixo “hipo” significa menor ou abaixo. Sempre que há uma baixa concentração de soluto não penetrante e uma alta concentração de água no exterior em relação ao interior, o ambiente é hipotónico. A água mover-se-á para dentro da célula, fazendo com que esta inche. Nas células animais, o inchaço acaba por fazer com que as células rebentem e morram. A água doce é um exemplo de um ambiente hipotónico. Organismos de água doce tendem a ter maior osmolaridade (ou seja, maior concentração de sal) dentro das suas células do que o corpo de água circundante, como um lago ou rio.

Soluções Hipertónicas

Por outro lado, o prefixo “hiper” significa mais ou acima. Durante a hipertonicidade, o fluido extracelular contém mais soluto (ou seja, alta osmolaridade) e menos água do que o interior de uma célula. Assim, a água sai da célula, fazendo com que as células animais encolham. A água salgada é um exemplo de fluido extracelular hipertónico porque tem uma osmolaridade maior (ou seja, maior concentração de sal) ao contrário da maioria dos fluidos intracelulares.

Osmorregulação

Para evitar o encolhimento e inchaço que ocorre em soluções hipertónicas e hipotónicas, as células animais devem ter estratégias para manter o equilíbrio osmótico. O processo pelo qual o equilíbrio osmótico é alcançado é chamado de osmorregulação. As estratégias de osmorregulação podem ser agrupadas em duas categorias: de regulação e conformidade. Os reguladores osmóticos controlam e mantêm as suas condições osmóticas internas independemente das condições ambientais. Por outro lado, os conformadores osmóticos utilizam processos internos ativos e passivos para imitar a osmolaridade do seu ambiente.

Muitos animais, incluindo humanos, são reguladores osmóticos. Por exemplo, peixes que vivem em água salgada, um ambiente hipertónico, são capazes de regular a água perdida para o meio ambiente, ingerindo grandes quantidades de água e excretando frequentemente sal. Peixes que vivem em água doce mitigam a osmose constante de água para as suas células urinando frequentemente para libertar água para fora do corpo.

A maioria dos invertebrados marinhos, como lagostas e medusas, são conformadores osmóticos. Os conformadores osmóticos mantêm uma concentração de soluto interno—ou osmolaridade—igual à do seu ambiente, pelo que prosperam em ambientes sem flutuações frequentes.