Osmose: 1. Difusão, Osmose, Pressão osmótica

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Prof. Luiz C. Bellinello, Objetivo | Solane C. F. Santin, Unioeste

DIFUSÃO

A difusão é o movimento de partículas (moléculas ou íons) de uma região para outra.

Os íons deslocam-se de onde estão mais concentrados para onde estão menos concentrados (A), até ocorrer o equilíbrio (B)

Este movimento ocorre porque as partículas são dotadas de energia cinética e tendem sempre a se movimentar.

No caso mais simples, o movimento das partículas ocorre em resposta a diferenças de concentrações, deslocando-se do meio onde estão mais concentradas para onde estão menos concentradas. A este fenômeno os biólogos chamam transporte passivo ou difusão seguindo o gradiente de pressão de difusão.
Exemplo: Todo movimento gasos entre uma planta e o meio ambiente é explicado por simples difusão. Quando dizemos que na fotossíntese a planta absorve CO2 e elimina O2, na verdade está ocorrendo uma difusão de CO2 e do O2 através dos estômatos, seguindo o gradiente de pressão de difusão.

PRESSÃO DE DIFUSÃO

A pressão de difusão é definida como "a tendência que diferentes partículas (moléculas ou íons) têm para a difusão". Assim sendo, quanto maior a energia cinètica das partículas, maior será a sua pressão de difusão.

Considere um balão de borracha contando um gás qualquer (CO2,O2, NO2, etc.). As moléculas deste gás estão difundindo-se e acabam chocando-se contra as paredes do balão, gerando a pressão de difusão sobre elas. Se o gás for aquecido, aumenta-se a pressão de difusão, uma vez que se forneceu mais energia.

Consideremos agora a água. Quando se dissolve uma substãncia em água, a pressão de difusão da água diminui. Esta diminuição é proporcional à quantidade de substância que se dissolve. Assim sendo, pode-se dizer que a água pura (água destilada) apresenta pressão de difusão máxima. Este fato é importante para explicar o fenômeno da osmose.

OSMOSE

Membrana permeável é aquela que deixa passar livremente o solvente (água), não deixando passar os solutos (substâncias solúveis em água).

CLASSIFICAÇÃO DAS MEMBRANAS
a) Quanto à permeabilidade
- Membranas permeáveis: são membranas que deixam difundir o solvente e o soluto.
- Membranas semipermeáveis: são membranas que deixam difundir apenas o solvente, impedindo a difusão do soluto.
- Membranas impermeáveis: são membranas que não deixam difundir nem o solvente e nem o soluto.
b) Quanto à origem
- Membranas naturais: são membranas de origem animal ou vegetal, como o pergaminho, o papel de celofane e a bexiga de porco. As membranas naturais não são empregadas no estudo dos fenômenos osmóticos quando se exige precisão nos resultados, uma vez que não são perfeitamente semipermeáveis e deixam difundir tambem pequenas quantidades de soluto.
- Membranas artificiais: são membranas de origem industrial e são mais usadas devido a sua semipermeabilidade ser mais perfeita. A membrana de Traube-Pfefffer é uma das mais importantes e consiste de um cilindro de porcelana porosa impregnado de ferrocianeto de cobre II.

A osmose é a difusão da água através de uma membrana semipermeável (M.S.P.). É um fenômeno físico-químico que ocorre quando duas soluções aquosas de concentrações diferentes entram em contato através de uma membrana semipermeável. Existem muitos tipos dessas membranas, exemplos: Papel celofane, bexiga animal, paredes de células, porcelana, cenoura sem o miolo (oca).

A difusão de líquido para outro por meio de membranas foi observada pela primeira vez em 1748, pelo padre francês Jean Antoine Nollet.

Os seres vivos depararam-se com a osmose desde sua origem, uma vez que tudo indica que eles surgiram em meio aquoso como sistemas isolados do ambiente por uma membrana semipermeável. Durante o processo evolutivo os seres vivos desenvolveram não só maneiras de evitar problemas causados pela osmose (inchação ou dessecamento), como também processos que aproveitam a dinâmica osmótica nos fenômenos biológicos.

Em fisiologia vegetal a osmose está associada, por exemplo, aos processos de transporte de seiva pelos vasos condutores, à manutenção da forma da planta (esqueleto hidrostático) e à realização de movimentos. Em fisiologia animal está relacionada, por exemplo, com os processos de troca de substâncias entre as células e o ambiente intercelular (como a que ocorre na região dos capilares sanguíneos) e com a filtração renal.

O processo de osmose está presente em muitos mecanismos de transporte celular, principalmente entre células vegetais e microorganismos unicelulares. No caso dos vegetais ocorre o transporte de água do solo úmido (meio hipotônico) para o interior da raiz (meio hipertônico). No caso de microorganismos unicelulares, geralmente com concentrações de solutos bem maiores que o meio externo (água doce), ocorre transporte contínuo de água para o seu interior; para não estourar, o microorganismo precisa bombear para fora o excesso de água. O contrário ocorre em microorganismos unicelulares de água salgada, havendo gasto de energia para repor a perda de água para o meio exterior mais concentrado, impedindo que o microorganismo murche.

Os fenômenos da osmose só ocorrerão quando a membrana for semipermeável. Se a membrana for permeável, deixando passar soluto e solvente, não há fenômeno de natureza osmótico.

Querendo–se impedir que a osmose ocorra, é preciso exercer uma pressão sobre o sistema no sentido inverso ao da osmose e de intensidade mínima à pressão que o solvente faz para atravessar a membrana semipermeável. A essa pressão, capaz de impedir o fenômeno da osmose, dá-se o nome de pressão osmótica.

Exemplos de osmose seriam:

  • glóbulos vermelhos em água pura, incham até arrebentar;
  • alface murcha se deixada por certo tempo em vinagre;
  • desidratação infantil, onde uma infecção faz a criança perder muito líquido, podendo morrer em poucas horas;
  • a subida da água da terra até a parte mais alta dos vegetais se dá devido à pressão osmótica;
  • devido à pressão osmótica, os peixes de água doce não vivem em salgada e vice – versa (no organismo do peixe de água doce, a concentração das substâncias na qual estão dissolvidas muitas substâncias, é maior que a externa; pelo contrário, no organismo do peixe de água salgada, a concentração de suas substâncias internas é menor que na água externa).
MOVIMENTO OSMÓTICO

No movimento osmótico a água passa obedecendo ao gradiente de pressão de difusão, sendo um mecanisno de transporte passivo. Observe as figuras abaixo:

Quando solução e solvente puro (água) estão separados por uma membrana semipermeável, a água passa rapidamente de onde tem maior pressão de difusão (água pura) para onde tem menor pressão de difusão (solução)

Quando duas soluções de cncentrações diferentes estão separadas por uma mebrana semipermeável, a água passa mais rapidamente de onde tem maior pressão de difusão (a solução diluída) para onde tem menor pressão de difusão (solução concentrada)

Soluções de mesma pressão osmótica são chamadas de isotônicas. Em soluções de diferentes pressões osmóticas, a solução de menor pressão é chamada de hipotônica e a de maior pressão é chamada de hipertônica. Caso se aplica uma pressão sobre a solução maior que a pressão osmótica ocorre o processo denominado de osmose inversa, e é a partir desse processo que se obtém o sal.

OSMOSE NA MEDICINA

Nosso organismo retira dos alimentos os nutrientes necessários á vida e, durante esse processo, são produzidos resíduos tóxicos, que podem ser eliminados. O órgão responsável por essa eliminação é os rins. As pessoas em que os rins não conseguem realizar esse trabalho, são submetidas a sessões de hemodiálise para que os resíduos tóxicos sejam eliminados.

O processo de diálise é bem parecido com a osmose. A diferença é que tanto o solvente (água) como pequenas partículas dos solutos (entre elas, o resíduo tóxicos) serem capazes de atravessar as membranas semipermeáveis utilizadas. Na osmose apenas o solvente atravessa a membrana.

Na hemodiálise, o sangue é bombeado por meio de um tubo formado por uma membrana dialisadora. Essa membrana encontra-se imersa em solução que contêm muitos componentes do plasma sanguíneo (glicose, NaCl, NaHCO3, KCl etc.) na concentração em que neles são encontrados.

As células sanguíneas, as proteínas e outros componentes importantes do sangue, por serem maiores que os poros dessa membrana, não conseguem atravessá-la.
Porém, os resíduos tóxicos conseguem passar para a solução através da qual serão eliminados do organismo. Cada sessão de hemodiálise pode levar, em média, de 4 a 7 horas para ser realizada.

PRESSÃO OSMÓTICA E OS SERES VIVOS

O sangue humano tem várias substâncias dissolvida, que lhe conferem uma pressão osmótica da ordem de 7,8 atm (não confunda com a pressão arterial, que é a pressão mecânica do sangue medida nos consultórios médicos). Sendo assim, os glóbulos vermelhos do sangue estão calibrados para viverem nessa pressão osmótica de 7,8 atm.

Se um glóbulo vermelho for colocado em água pura, a água começará a penetrar através da membrana, e o glóbulo vermelho irá inchar até explodir. Se, pelo contrário, colocarmos um glóbulo vermelho numa solução aquosa com bastante sal, ele irá murchar, devido à saída de água do seu interior. Por esse motivo, o soro fisiológico injetado nas veias dos pacientes deve ser isotônico em relação ao sangue, isto é, deve ter sais dissolvidos em quantidade (equivalente a 0,9 %
de NaCl) tal que a pressão osmótica do soro seja também, 7,8 atm, igual à do sangue.

Outro problema osmótico surge na desidratação infantil, onde uma infecção faz a criança perder muita água, podendo morrer por em algumas horas; também nesse caso se administra o soro fisiológico, para reequilibrar a pressão osmótica do organismo. Numa emergência pode-se fazer o soro caseiro (se desejar, o professor pode ensinar a fazer o soro, que se faz dissolvendo-se em 1 litro de água fervida, 1 colher de sal e 2 colheres de açúcar).


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