Processo de osmose, tipos, diferenças com difusão e exemplos

O osmose É um fenômeno passivo de deslocamento de água através de uma membrana. Pode ser uma membrana celular, um epitélio ou uma membrana artificial. A água é mobilizada de uma região de baixa pressão osmótica (ou onde a água é mais abundante) para a região com pressões osmóticas maiores (ou onde a água é menos abundante).

Este processo é de relevância biológica e orquestra uma série de processos fisiológicos, tanto em animais quanto em plantas.

Fonte: Opentax [CC por 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/4.0)]

O primeiro pesquisador em relatar o fenômeno osmótico foi Abbé Jean Antoine Nollet. Em 1748, Nollet estava trabalhando com membranas de células animais e percebeu que quando a água pura era colocada em um lado da membrana e, do outro lado, uma solução com eletrólitos diluídos, a água movida para a região com solutos.

Assim, a passagem da água em favor de seu gradiente de concentração foi descrita e a osmose foi chamada. O termo vem de raízes gregas Osmos, oque quer dizer empurrar.

Em 1877, Wilhelm Pfeller conduziu os primeiros estudos sobre pressão osmótica. Seu projeto experimental envolveu o uso de uma "membrana" de ferrocianeto de cobre na superfície de um copo de barro poroso, dando origem a uma membrana que permitia a passagem de moléculas de água.

As membranas artificiais de Pfeller eram fortes o suficiente para suportar pressões osmóticas significativas e não colapso. Este pesquisador pode concluir que a pressão osmótica é proporcional à concentração de soluto.

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Processo

O movimento da água através de uma membrana de uma zona de baixa concentração para uma zona de alta concentração é chamada de osmose. Este processo ocorre de uma área com a menor pressão osmótica em direção à maior pressão osmótica.

A princípio, essa afirmação pode ser confusa - e até contraditória. Estamos acostumados ao movimento passivo de "Alto para Bajo". Por exemplo, o calor pode ser de temperaturas altas a baixas, difusas de glicose de regiões de alta concentração para áreas menos concentradas e assim por diante.

Como mencionamos, a água experimentada pelo fenômeno da osmose se move de baixas pressões para altas pressões. Isso ocorre porque a água é mais abundante por unidade de volume, onde o soluto é menos abundante.

Isto é, durante a osmose, a água é mobilizada onde ela  (água) é mais abundante onde é menos abundante. Portanto, o fenômeno deve ser entendido da perspectiva da água.

É importante lembrar que a osmose governa o movimento de água através das membranas e não afeta diretamente o movimento de solutos. Quando os solutos se espalham, eles fazem isso seguindo os gradientes de sua própria concentração química. Somente a água segue o gradiente de concentração de pressão osmótica.

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Pressão osmótica

Pressões?

Um dos aspectos mais confusos ao entender o processo de osmose é o uso da palavra Pressões. Para evitar confundir.

Por exemplo, uma solução de glicose de 1 m de concentração tem uma pressão osmótica de 22 atm. No entanto, a solução não "explora" garrafas de vidro e pode ser armazenada da mesma maneira que a água pura, porque uma solução isolada não se traduz em pressão hidrostática.

O termo pressões é usado apenas por um acidente histórico, já que os primeiros cientistas que estudaram esses fenômenos eram físicos e químicos.

Assim, se duas soluções que diferirem em suas pressões osmóticas forem separadas por uma membrana, a pressão hidrostática será criada.

Pressões osmóticas e hidrostáticas

O processo de osmose leva à formação de pressão hidrostática. A diferença de pressão leva ao nível da solução mais concentrada, à medida que a água se espalha em direção a este. O aumento no nível contínuo da água até que a taxa líquida do movimento da água seja igual a zero.

Um fluxo líquido é atingido quando a pressão hidrostática no compartimento II é suficiente para forçar as moléculas de água a voltar ao comportamento I, na mesma proporção em que osmose faz com que as moléculas se movam do compartimento i para o II para II para.

À pressão da água causada pelas partículas (do compartimento I a II) é chamado de pressão osmótica da solução no compartimento II.

Como o fluxo de água no controle das células?

Graças ao fenômeno osmótico, a água pode se mover através das membranas celulares passivamente. Historicamente, sabe -se que os animais não têm um sistema de transporte de água ativo para controlar o fluxo desta substância.

No entanto, os sistemas de transporte de soluto ativos podem modificar a direção do deslocamento da água em direção a uma direção favorável. Dessa forma, o transporte de soluto ativo é uma maneira pela qual os animais usam sua energia metabólica para controlar o transporte de água.

Quantificação

Existem fórmulas matemáticas que permitem a medição da taxa na qual a água atravessará as membranas por osmose. A equação para calculá -la é a seguinte:

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Taxa de transporte osmótico de água = K (π₁-Π₂ / X). Onde π₁ e π₂ Eles são as pressões osmóticas das soluções de ambos os lados da membrana e X é a distância que as separa.

O relacionamento (π₁-Π₂ / X) é conhecido como pressão osmótica ou gradiente de pressão osmótica.

O último mandato da equação é k é o coeficiente de proporcionalidade que depende da temperatura e da permeabilidade da membrana.

Diferenças de difusão

O que é difusão?

A difusão ocorre pelo movimento térmico aleatório de moléculas dissolvidas ou suspensas, o que causa sua dispersão das regiões de concentrações elevadas para a menor. A taxa de difusão pode ser calculada pela equação de Fick.

É um processo exercício devido ao aumento da entropia representada pela distribuição aleatória de moléculas.

No caso de que a substância seja um eletrolítico deve ser levada em consideração - além das concentrações - a diferença total de carga entre os dois compartimentos.

Osmose é um caso particular de disseminação

Difusão e osmose não são termos contrários, conceitos muito menos mutuamente exclusivos.

As moléculas de água têm a capacidade de se mover rapidamente através das membranas celulares. Como explicamos, eles se espalharam de uma região de baixa concentração para uma alta concentração em um processo chamado osmose.

Parecemos estranhos em falar sobre "concentração de água", mas essa substância se comporta como qualquer outra substância. Isto é, disseminar em favor de seu gradiente de concentração.

No entanto, alguns autores usam o termo "disseminação da água" como sinônimo de osmose. Aplique -o literalmente aos sistemas biológicos pode estar errado, pois foi demonstrado que a taxa de osmose através de membranas biológicas é maior do que o esperado por um simples processo de difusão.

Em alguns sistemas biológicos, a água passa por uma simples difusão através da membrana celular. No entanto, algumas células têm canais especiais para passagem de água. Os mais importantes são chamados aquaporins, aumentando a velocidade do fluxo de água através da membrana.

Exemplos

Dentro dos sistemas biológicos, o movimento da água através das membranas celulares é crucial para entender dezenas de processos fisiológicos. Alguns exemplos são:

Troca osmótica em peixe de água doce

Um exemplo interessante do papel da osmose dos animais é a troca de água que ocorre em peixes que vivem em águas frescas.

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Os animais que habitam os corpos de água doce estão em uma tomada de água constante do rio ou lago, onde vivem em seus corpos, uma vez que a concentração de plasma sanguíneo e outros fluidos corporais têm uma concentração muito maior do que a da água.

As espécies de peixes Carassius Auratus Viva em ambientes de água doce. Um indivíduo que tem uma massa de 100 gramas pode ganhar cerca de 30 gramas de água por dia, graças ao deslocamento da água dentro de seu corpo. O peixe tem sistemas - energeticamente caros - para se livrar continuamente do excesso de água.

Reabsorção fluida

No sistema gastrointestinal de animais, o fenômeno da osmose deve ocorrer para que funcione corretamente. O trato digestivo secreto é uma quantidade significativa de líquido (na ordem dos litros) que deve ser reabsorvida pela osmose pelas células que estofam o intestino intestino.

No caso de este sistema não realizar seu trabalho, eventos intensos de diarréia podem ser apresentados. O prolongamento desse mau funcionamento pode se traduzir em desidratação do paciente.

Turgência em plantas

O volume de água dentro das células depende da concentração do ambiente interno e externo, e o fluxo é orquestrado pelos fenômenos de difusão e osmose.

Se uma célula animal (como um eritrócito) for colocada em um meio que favorece a entrada de água, ela pode estar estourando. Por outro lado, as células vegetais têm uma parede que as protege do estresse osmótico.

De fato, as plantas não -bobagens tiram proveito dessa pressão gerada pela entrada passiva da água. Essa pressão ajuda a manter o turgido para diferentes órgãos de plantas, como folhas. Na época em que a água começa a sair das células, a célula perde a turgidez e murcha.

Referências

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5. Pollard, t. D., Earnshaw, w. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). E-book de biologia celular. Ciências da saúde Elsevier.
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