5.2: Transporte passivo

Habilidades para desenvolver

• Explique por que e como o transporte passivo ocorre
• Entenda os processos de osmose e difusão
• Defina a tonicidade e descreva sua relevância para o transporte passivo

As membranas plasmáticas devem permitir que certas substâncias entrem e saiam de uma célula e impedir que alguns materiais nocivos entrem e alguns materiais essenciais saiam. Em outras palavras, as membranas plasmáticas são seletivamente permeáveis — elas permitem a passagem de algumas substâncias, mas não de outras. Se eles perdessem essa seletividade, a célula não seria mais capaz de se sustentar e seria destruída. Algumas células requerem maiores quantidades de substâncias específicas do que outras células; elas devem ter uma maneira de obter esses materiais a partir de fluidos extracelulares. Isso pode acontecer passivamente, pois certos materiais se movem para frente e para trás, ou a célula pode ter mecanismos especiais que facilitam o transporte. Alguns materiais são tão importantes para uma célula que ela gasta parte de sua energia hidrolisando o trifosfato de adenosina (ATP) para obter esses materiais. Os glóbulos vermelhos usam parte de sua energia fazendo exatamente isso. Todas as células gastam a maior parte de sua energia para manter um desequilíbrio de íons sódio e potássio entre o interior e o exterior da célula.

As formas mais diretas de transporte por membrana são passivas. O transporte passivo é um fenômeno natural e não exige que a célula exerça nenhuma energia para realizar o movimento. No transporte passivo, as substâncias se movem de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração. Diz-se que um espaço físico no qual há uma faixa de concentrações de uma única substância tem um gradiente de concentração.

Permeabilidade seletiva

As membranas plasmáticas são assimétricas: o interior da membrana não é idêntico ao exterior da membrana. Na verdade, há uma diferença considerável entre a matriz de fosfolipídios e proteínas entre os dois folhetos que formam uma membrana. No interior da membrana, algumas proteínas servem para ancorar a membrana às fibras do citoesqueleto. Existem proteínas periféricas no exterior da membrana que se ligam aos elementos da matriz extracelular. Os carboidratos, ligados a lipídios ou proteínas, também são encontrados na superfície externa da membrana plasmática. Esses complexos de carboidratos ajudam a célula a se ligar às substâncias de que a célula precisa no fluido extracelular. Isso aumenta consideravelmente a natureza seletiva das membranas plasmáticas (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\): A superfície externa da membrana plasmática não é idêntica à superfície interna da mesma membrana.

Lembre-se de que as membranas plasmáticas são anfifílicas: elas têm regiões hidrofílicas e hidrofóbicas. Essa característica auxilia na movimentação de alguns materiais através da membrana e dificulta a movimentação de outros. O material lipossolúvel com baixo peso molecular pode facilmente deslizar pelo núcleo lipídico hidrofóbico da membrana. Substâncias como as vitaminas lipossolúveis A, D, E e K passam facilmente pelas membranas plasmáticas do trato digestivo e de outros tecidos. Os medicamentos e hormônios lipossolúveis também entram facilmente nas células e são facilmente transportados para os tecidos e órgãos do corpo. Moléculas de oxigênio e dióxido de carbono não têm carga e, portanto, passam pelas membranas por simples difusão.

As substâncias polares apresentam problemas para a membrana. Embora algumas moléculas polares se conectem facilmente com a parte externa de uma célula, elas não conseguem passar facilmente pelo núcleo lipídico da membrana plasmática. Além disso, embora pequenos íons possam facilmente deslizar pelos espaços no mosaico da membrana, sua carga os impede de fazê-lo. Íons como sódio, potássio, cálcio e cloreto devem ter meios especiais de penetrar nas membranas plasmáticas. Açúcares e aminoácidos simples também precisam de ajuda no transporte pelas membranas plasmáticas, obtido por várias proteínas transmembranares (canais).

Difusão

A difusão é um processo passivo de transporte. Uma única substância tende a se mover de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração até que a concentração seja igual em um espaço. Você está familiarizado com a difusão de substâncias pelo ar. Por exemplo, pense em alguém abrindo uma garrafa de amônia em uma sala cheia de pessoas. O gás amônia está em sua maior concentração na garrafa; sua menor concentração está nas bordas da sala. O vapor de amônia se difundirá ou se espalhará pela garrafa e, gradualmente, mais e mais pessoas sentirão o cheiro da amônia à medida que ela se espalha. Os materiais se movem dentro do citosol da célula por difusão, e certos materiais se movem pela membrana plasmática por difusão (Figura\(\PageIndex{2}\)). A difusão não gasta energia. Pelo contrário, gradientes de concentração são uma forma de energia potencial, dissipada à medida que o gradiente é eliminado.

Figura\(\PageIndex{2}\): A difusão através de uma membrana permeável move uma substância de uma área de alta concentração (fluido extracelular, neste caso) para baixo em seu gradiente de concentração (para o citoplasma). (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Cada substância separada em um meio, como o fluido extracelular, tem seu próprio gradiente de concentração, independente dos gradientes de concentração de outros materiais. Além disso, cada substância se difundirá de acordo com esse gradiente. Dentro de um sistema, haverá diferentes taxas de difusão das diferentes substâncias no meio.

Fatores que afetam a difusão

As moléculas se movem constantemente de forma aleatória, a uma taxa que depende de sua massa, do ambiente e da quantidade de energia térmica que possuem, o que, por sua vez, é função da temperatura. Esse movimento é responsável pela difusão das moléculas por qualquer meio em que elas estejam localizadas. Uma substância tenderá a se mover para qualquer espaço disponível até que seja distribuída uniformemente por ela. Depois que uma substância se difundir completamente por um espaço, removendo seu gradiente de concentração, as moléculas ainda se moverão no espaço, mas não haverá movimento líquido do número de moléculas de uma área para outra. Essa falta de um gradiente de concentração no qual não há movimento líquido de uma substância é conhecida como equilíbrio dinâmico. Embora a difusão avance na presença de um gradiente de concentração de uma substância, vários fatores afetam a taxa de difusão.

• Extensão do gradiente de concentração: Quanto maior a diferença na concentração, mais rápida é a difusão. Quanto mais próxima a distribuição do material chegar ao equilíbrio, mais lenta será a taxa de difusão.
• Massa das moléculas em difusão: moléculas mais pesadas se movem mais lentamente; portanto, elas se difundem mais lentamente. O inverso é verdadeiro para moléculas mais leves.
• Temperatura: Temperaturas mais altas aumentam a energia e, portanto, o movimento das moléculas, aumentando a taxa de difusão. Temperaturas mais baixas diminuem a energia das moléculas, diminuindo assim a taxa de difusão.
• Densidade do solvente: à medida que a densidade de um solvente aumenta, a taxa de difusão diminui. As moléculas diminuem a velocidade porque têm mais dificuldade em atravessar o meio mais denso. Se o meio for menos denso, a difusão aumenta. Como as células usam principalmente a difusão para mover materiais dentro do citoplasma, qualquer aumento na densidade do citoplasma inibirá o movimento dos materiais. Um exemplo disso é uma pessoa com desidratação. À medida que as células do corpo perdem água, a taxa de difusão diminui no citoplasma e as funções das células se deterioram. Os neurônios tendem a ser muito sensíveis a esse efeito. A desidratação freqüentemente leva à inconsciência e possivelmente ao coma devido à diminuição da taxa de difusão dentro das células.
• Solubilidade: Conforme discutido anteriormente, materiais não polares ou lipossolúveis passam pelas membranas plasmáticas com mais facilidade do que os materiais polares, permitindo uma taxa de difusão mais rápida.
• Área de superfície e espessura da membrana plasmática: O aumento da área de superfície aumenta a taxa de difusão, enquanto uma membrana mais espessa a reduz.
• Distância percorrida: Quanto maior a distância que uma substância deve percorrer, mais lenta será a taxa de difusão. Isso coloca uma limitação superior no tamanho da célula. Uma célula grande e esférica morrerá porque nutrientes ou resíduos não podem alcançar ou sair do centro da célula, respectivamente. Portanto, as células devem ser pequenas, como no caso de muitos procariontes, ou achatadas, como acontece com muitos eucariotos unicelulares.

Uma variação da difusão é o processo de filtração. Na filtração, o material se move de acordo com seu gradiente de concentração através de uma membrana; às vezes, a taxa de difusão é aumentada pela pressão, fazendo com que as substâncias sejam filtradas mais rapidamente. Isso ocorre no rim, onde a pressão arterial força grandes quantidades de água e substâncias dissolvidas associadas, ou solutos, a sair do sangue para os túbulos renais. A taxa de difusão neste caso é quase totalmente dependente da pressão. Um dos efeitos da hipertensão arterial é o aparecimento de proteína na urina, que é “comprimida” pela pressão anormalmente alta.

Transporte facilitado

No transporte facilitado, também chamado de difusão facilitada, os materiais se difundem pela membrana plasmática com a ajuda das proteínas da membrana. Existe um gradiente de concentração que permitiria que esses materiais se difundissem na célula sem gastar energia celular. No entanto, esses materiais são íons e são moléculas polares que são repelidas pelas partes hidrofóbicas da membrana celular. As proteínas de transporte facilitadas protegem esses materiais da força repulsiva da membrana, permitindo que eles se difundam na célula.

O material transportado é primeiro ligado aos receptores de proteína ou glicoproteína na superfície externa da membrana plasmática. Isso permite que o material necessário para a célula seja removido do fluido extracelular. As substâncias são então passadas para proteínas integrais específicas que facilitam sua passagem. Algumas dessas proteínas integrais são coleções de folhas beta plissadas que formam um poro ou canal através da bicamada fosfolipídica. Outras são proteínas transportadoras que se ligam à substância e auxiliam na sua difusão através da membrana.

Canais

As proteínas integrais envolvidas no transporte facilitado são coletivamente chamadas de proteínas transportadoras e funcionam como canais para o material ou como transportadoras. Em ambos os casos, são proteínas transmembranares. Os canais são específicos para a substância que está sendo transportada. As proteínas do canal têm domínios hidrofílicos expostos aos fluidos intracelulares e extracelulares; elas também têm um canal hidrofílico através de seu núcleo que fornece uma abertura hidratada através das camadas da membrana (Figura\(\PageIndex{3}\)). A passagem pelo canal permite que os compostos polares evitem a camada central não polar da membrana plasmática que, de outra forma, retardaria ou impediria sua entrada na célula. As aquaporinas são proteínas de canal que permitem que a água passe pela membrana em uma taxa muito alta.

Figura\(\PageIndex{3}\): O transporte facilitado move as substâncias para baixo em seus gradientes de concentração. Eles podem atravessar a membrana plasmática com o auxílio de proteínas do canal. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

As proteínas do canal estão abertas o tempo todo ou estão “fechadas”, o que controla a abertura do canal. A ligação de um íon específico à proteína do canal pode controlar a abertura, ou outros mecanismos ou substâncias podem estar envolvidos. Em alguns tecidos, os íons sódio e cloreto passam livremente por canais abertos, enquanto em outros tecidos uma porta deve ser aberta para permitir a passagem. Um exemplo disso ocorre no rim, onde ambas as formas de canais são encontradas em diferentes partes dos túbulos renais. Células envolvidas na transmissão de impulsos elétricos, como células nervosas e musculares, têm canais fechados de sódio, potássio e cálcio em suas membranas. A abertura e o fechamento desses canais alteram as concentrações relativas desses íons em lados opostos da membrana, resultando na facilitação da transmissão elétrica pelas membranas (no caso das células nervosas) ou na contração muscular (no caso das células musculares).

Proteínas transportadoras

Outro tipo de proteína incorporada na membrana plasmática é uma proteína transportadora. Essa proteína apropriadamente chamada se liga a uma substância e, ao fazer isso, desencadeia uma mudança de sua própria forma, movendo a molécula ligada de fora da célula para seu interior (Figura\(\PageIndex{4}\)); dependendo do gradiente, o material pode se mover na direção oposta. As proteínas transportadoras são normalmente específicas para uma única substância. Essa seletividade aumenta a seletividade geral da membrana plasmática. O mecanismo exato para a mudança de forma é mal compreendido. As proteínas podem mudar de forma quando suas ligações de hidrogênio são afetadas, mas isso pode não explicar totalmente esse mecanismo. Cada proteína transportadora é específica para uma substância, e há um número finito dessas proteínas em qualquer membrana. Isso pode causar problemas no transporte de material suficiente para que a célula funcione corretamente. Quando todas as proteínas estão ligadas aos seus ligantes, elas ficam saturadas e a taxa de transporte está no máximo. Aumentar o gradiente de concentração neste ponto não resultará em um aumento da taxa de transporte.

Figura\(\PageIndex{4}\): Algumas substâncias são capazes de descer seu gradiente de concentração através da membrana plasmática com a ajuda de proteínas transportadoras. As proteínas transportadoras mudam de forma à medida que movem as moléculas pela membrana. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Um exemplo desse processo ocorre no rim. Glicose, água, sais, íons e aminoácidos necessários ao corpo são filtrados em uma parte do rim. Esse filtrado, que inclui glicose, é então reabsorvido em outra parte do rim. Como há apenas um número finito de proteínas transportadoras de glicose, se houver mais glicose do que as proteínas conseguem suportar, o excesso não é transportado e é excretado do corpo pela urina. Em um indivíduo diabético, isso é descrito como “derramar glicose na urina”. Um grupo diferente de proteínas transportadoras chamadas proteínas transportadoras de glicose, ou GLUTs, está envolvido no transporte de glicose e outros açúcares hexósicos através das membranas plasmáticas do corpo.

Proteínas canalizadas e transportadoras transportam material em taxas diferentes. As proteínas do canal são transportadas muito mais rapidamente do que as proteínas transportadoras. As proteínas do canal facilitam a difusão a uma taxa de dezenas de milhões de moléculas por segundo, enquanto as proteínas transportadoras funcionam a uma taxa de mil a um milhão de moléculas por segundo.

Osmose

Osmose é o movimento da água através de uma membrana semipermeável de acordo com o gradiente de concentração da água através da membrana, que é inversamente proporcional à concentração de solutos. Enquanto a difusão transporta material pelas membranas e dentro das células, a osmose transporta apenas água através de uma membrana e a membrana limita a difusão de solutos na água. Não é de surpreender que as aquaporinas que facilitam o movimento da água desempenhem um grande papel na osmose, principalmente nos glóbulos vermelhos e nas membranas dos túbulos renais.

Mecanismo

A osmose é um caso especial de difusão. A água, como outras substâncias, passa de uma área de alta concentração para uma de baixa concentração. Uma pergunta óbvia é o que faz a água se mover? Imagine um copo com uma membrana semipermeável separando os dois lados ou metades (Figura\(\PageIndex{5}\)). Em ambos os lados da membrana, o nível da água é o mesmo, mas existem diferentes concentrações de uma substância dissolvida, ou soluto, que não pode atravessar a membrana (caso contrário, as concentrações em cada lado seriam equilibradas pelo soluto atravessando a membrana). Se o volume da solução nos dois lados da membrana for o mesmo, mas as concentrações de soluto forem diferentes, então há diferentes quantidades de água, o solvente, em ambos os lados da membrana.

Figura\(\PageIndex{5}\): Na osmose, a água sempre se move de uma área de maior concentração de água para uma de menor concentração. No diagrama mostrado, o soluto não pode passar pela membrana seletivamente permeável, mas a água pode.

Para ilustrar isso, imagine dois copos cheios de água. Um contém uma única colher de chá de açúcar, enquanto o segundo contém um quarto de xícara de açúcar. Se o volume total das soluções nos dois copos for o mesmo, qual copo contém mais água? Como a grande quantidade de açúcar na segunda xícara ocupa muito mais espaço do que a colher de chá de açúcar na primeira xícara, a primeira xícara tem mais água.

Voltando ao exemplo do copo, lembre-se de que ele tem uma mistura de solutos em cada lado da membrana. Um princípio de difusão é que as moléculas se movem e se espalharão uniformemente por todo o meio, se possível. No entanto, somente o material capaz de atravessar a membrana se difundirá por ela. Neste exemplo, o soluto não pode se difundir pela membrana, mas a água pode. A água tem um gradiente de concentração neste sistema. Assim, a água se difundirá por seu gradiente de concentração, cruzando a membrana para o lado onde está menos concentrada. Essa difusão da água pela membrana - osmose - continuará até que o gradiente de concentração da água chegue a zero ou até que a pressão hidrostática da água equilibre a pressão osmótica. A osmose ocorre constantemente nos sistemas vivos.

Tonicidade

A tonicidade descreve como uma solução extracelular pode alterar o volume de uma célula ao afetar a osmose. A tonicidade de uma solução geralmente se correlaciona diretamente com a osmolaridade da solução. A osmolaridade descreve a concentração total de soluto da solução. Uma solução com baixa osmolaridade tem um número maior de moléculas de água em relação ao número de partículas de soluto; uma solução com alta osmolaridade tem menos moléculas de água em relação às partículas de soluto. Em uma situação em que soluções de duas osmolaridades diferentes são separadas por uma membrana permeável à água, mas não ao soluto, a água se moverá do lado da membrana com menor osmolaridade (e mais água) para o lado com maior osmolaridade (e menos água). Esse efeito faz sentido se você se lembrar de que o soluto não pode se mover pela membrana e, portanto, o único componente do sistema que pode se mover - a água - se move ao longo de seu próprio gradiente de concentração. Uma distinção importante que diz respeito aos sistemas vivos é que a osmolaridade mede o número de partículas (que podem ser moléculas) em uma solução. Portanto, uma solução turva com células pode ter uma osmolaridade menor do que uma solução transparente, se a segunda solução contiver mais moléculas dissolvidas do que células.

Soluções hipotônicas

Três termos — hipotônico, isotônico e hipertônico — são usados para relacionar a osmolaridade de uma célula com a osmolaridade do fluido extracelular que contém as células. Em uma situação hipotônica, o fluido extracelular tem menor osmolaridade do que o fluido dentro da célula e a água entra na célula. (Em sistemas vivos, o ponto de referência é sempre o citoplasma, então o prefixo hipo - significa que o fluido extracelular tem uma menor concentração de solutos, ou uma menor osmolaridade, do que o citoplasma celular.) Isso também significa que o fluido extracelular tem uma maior concentração de água na solução do que a célula. Nessa situação, a água seguirá seu gradiente de concentração e entrará na célula.

Soluções hipertônicas

Quanto à solução hipertônica, o prefixo hiper - refere-se ao fluido extracelular ter uma osmolaridade maior do que o citoplasma da célula; portanto, o fluido contém menos água do que a célula. Como a célula tem uma concentração relativamente maior de água, a água sairá da célula.

Soluções isotônicas

Em uma solução isotônica, o fluido extracelular tem a mesma osmolaridade da célula. Se a osmolaridade da célula corresponder à do fluido extracelular, não haverá movimento líquido de água para dentro ou para fora da célula, embora a água ainda entre e saia. As células sanguíneas e vegetais em soluções hipertônicas, isotônicas e hipotônicas assumem aparências características (Figura\(\PageIndex{6}\)).

Conexão artística

Figura\(\PageIndex{6}\): A pressão osmótica altera a forma dos glóbulos vermelhos em soluções hipertônicas, isotônicas e hipotônicas. (crédito: Mariana Ruiz Villareal)

Um médico injeta em um paciente o que o médico acha ser uma solução salina isotônica. O paciente morre e uma autópsia revela que muitos glóbulos vermelhos foram destruídos. Você acha que a solução que o médico injetou era realmente isotônica?

Link para o aprendizado

Para ver um vídeo ilustrando o processo de difusão em soluções, visite este site.

Tonicidade em sistemas vivos

Em um ambiente hipotônico, a água entra em uma célula e a célula incha. Em uma condição isotônica, as concentrações relativas de soluto e solvente são iguais em ambos os lados da membrana. Não há movimento líquido da água; portanto, não há alteração no tamanho da célula. Em uma solução hipertônica, a água sai de uma célula e a célula encolhe. Se a hipocondição ou a hipercondição for excessiva, as funções da célula ficarão comprometidas e a célula poderá ser destruída.

Um glóbulo vermelho se rompe, ou se lisa, quando incha além da capacidade de expansão da membrana plasmática. Lembre-se de que a membrana se assemelha a um mosaico, com espaços discretos entre as moléculas que a compõem. Se a célula inchar e os espaços entre os lipídios e as proteínas ficarem muito grandes, a célula se separará.

Em contraste, quando quantidades excessivas de água saem de um glóbulo vermelho, a célula encolhe ou se acumula. Isso tem o efeito de concentrar os solutos deixados na célula, tornando o citosol mais denso e interferindo na difusão dentro da célula. A capacidade de funcionamento da célula ficará comprometida e também poderá resultar na morte da célula.

Vários seres vivos têm formas de controlar os efeitos da osmose — um mecanismo chamado osmorregulação. Alguns organismos, como plantas, fungos, bactérias e alguns protistas, têm paredes celulares que envolvem a membrana plasmática e evitam a lise celular em uma solução hipotônica. A membrana plasmática só pode se expandir até o limite da parede celular, então a célula não se lisa. De fato, o citoplasma das plantas é sempre levemente hipertônico ao ambiente celular, e a água sempre entrará na célula se houver água disponível. Essa entrada de água produz pressão de turgor, que endurece as paredes celulares da planta (Figura\(\PageIndex{8}\)). Em plantas não lenhosas, a pressão do turgor sustenta a planta. Por outro lado, se a planta não for regada, o fluido extracelular ficará hipertônico, fazendo com que a água saia da célula. Nessa condição, a célula não encolhe porque a parede celular não é flexível. No entanto, a membrana celular se desprende da parede e contrai o citoplasma. Isso é chamado de plasmólise. As plantas perdem a pressão do turgor nessa condição e murcham (Figura\(\PageIndex{9}\)).

Figura\(\PageIndex{7}\): A pressão do turgor dentro de uma célula vegetal depende da tonicidade da solução na qual ela é banhada. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Figura\(\PageIndex{8}\): Sem água adequada, a planta à esquerda perdeu a pressão do turgor, visível em seu murchamento; a pressão do turgor é restaurada regando-a (à direita). (crédito: Victor M. Vicente Selvas)

A tonicidade é uma preocupação para todos os seres vivos. Por exemplo, paramécias e amebas, que são protistas que não têm paredes celulares, têm vacúolos contráteis. Essa vesícula coleta o excesso de água da célula e a bombeia para fora, impedindo que a célula se lise ao absorver água de seu ambiente.

Figura\(\PageIndex{9}\): O vacúolo contrátil de um paramécio, aqui visualizado usando microscopia de luz de campo brilhante com ampliação de 480x, bombeia continuamente a água para fora do corpo do organismo para evitar que ela se rompa em um meio hipotônico. (crédito: modificação do trabalho do NIH; dados da barra de escala de Matt Russell)

Muitos invertebrados marinhos têm níveis internos de sal compatíveis com seus ambientes, tornando-os isotônicos com a água em que vivem. Os peixes, no entanto, devem gastar aproximadamente cinco por cento de sua energia metabólica mantendo a homeostase osmótica. Peixes de água doce vivem em um ambiente hipotônico para suas células. Esses peixes absorvem ativamente o sal pelas guelras e excretam a urina diluída para se livrar do excesso de água. Peixes de água salgada vivem no ambiente inverso, que é hipertônico para suas células, e secretam sal pelas brânquias e excretam urina altamente concentrada.

Nos vertebrados, os rins regulam a quantidade de água no corpo. Os osmoreceptores são células especializadas no cérebro que monitoram a concentração de solutos no sangue. Se os níveis de solutos aumentarem além de uma certa faixa, é liberado um hormônio que retarda a perda de água pelo rim e dilui o sangue para níveis mais seguros. Os animais também têm altas concentrações de albumina, produzida pelo fígado, no sangue. Essa proteína é muito grande para passar facilmente pelas membranas plasmáticas e é um fator importante no controle das pressões osmóticas aplicadas aos tecidos.

Resumo

As formas passivas de transporte, difusão e osmose movem materiais de pequeno peso molecular pelas membranas. As substâncias se difundem de áreas de alta concentração para áreas de menor concentração, e esse processo continua até que a substância seja distribuída uniformemente em um sistema. Em soluções contendo mais de uma substância, cada tipo de molécula se difunde de acordo com seu próprio gradiente de concentração, independente da difusão de outras substâncias. Muitos fatores podem afetar a taxa de difusão, incluindo gradiente de concentração, tamanho das partículas que estão se difundindo, temperatura do sistema e assim por diante.

Em sistemas vivos, a difusão de substâncias para dentro e para fora das células é mediada pela membrana plasmática. Alguns materiais se difundem facilmente pela membrana, mas outros são prejudicados e sua passagem é possível graças a proteínas especializadas, como canais e transportadores. A química dos seres vivos ocorre em soluções aquosas, e equilibrar as concentrações dessas soluções é um problema contínuo. Em sistemas vivos, a difusão de algumas substâncias seria lenta ou difícil sem proteínas de membrana que facilitem o transporte.

Conexões artísticas

Figura\(\PageIndex{6}\): Um médico injeta em um paciente o que o médico acha ser uma solução salina isotônica. O paciente morre e uma autópsia revela que muitos glóbulos vermelhos foram destruídos. Você acha que a solução que o médico injetou era realmente isotônica?

Resposta

Não, deve ter sido hipotônico, pois uma solução hipotônica faria com que a água entrasse nas células, fazendo com que elas explodissem.

Glossário

aquaporina

proteína de canal que permite que a água passe pela membrana em uma taxa muito alta

proteína transportadora

proteína de membrana que move uma substância através da membrana plasmática mudando sua própria forma

proteína do canal

proteína de membrana que permite que uma substância passe através de seu núcleo oco através da membrana plasmática

gradiente de concentração

área de alta concentração adjacente a uma área de baixa concentração

difusão

processo passivo de transporte de material de baixo peso molecular de acordo com seu gradiente de concentração

transporte facilitado

processo pelo qual o material desce por um gradiente de concentração (de alta para baixa concentração) usando proteínas de membrana integrais

hipertônico

situação em que o fluido extracelular tem uma osmolaridade maior do que o fluido dentro da célula, resultando na saída de água da célula

hipotônico

situação em que o fluido extracelular tem uma osmolaridade menor do que o fluido dentro da célula, resultando na entrada de água na célula

isotônico

situação em que o fluido extracelular tem a mesma osmolaridade do fluido dentro da célula, resultando em nenhum movimento líquido de água para dentro ou para fora da célula

osmolaridade

quantidade total de substâncias dissolvidas em uma quantidade específica de solução

osmose

transporte de água através de uma membrana semipermeável de acordo com o gradiente de concentração de água através da membrana que resulta da presença de soluto que não pode passar pela membrana

transporte passivo

método de transporte de material através de uma membrana que não requer energia

plasmólise

separação da membrana celular da parede celular e constrição da membrana celular quando uma célula vegetal está em uma solução hipertônica

seletivamente permeável

característica de uma membrana que permite a passagem de algumas substâncias, mas não de outras

soluto

substância dissolvida em um líquido para formar uma solução

tonicidade

quantidade de soluto em uma solução

proteína transportadora

proteína de membrana que facilita a passagem de uma substância através de uma membrana ligando-a