Difusão\Osmose

HENEINE, I,F. Biofísica Básica, 2005

Difusão• É um movimento de componentes de um mistura É um movimento de componentes de um mistura

qualquer, de acordo com a 2ª lei da TD;qualquer, de acordo com a 2ª lei da TD;• Tais movimentos ocorrem em meios gasosos, líquidos Tais movimentos ocorrem em meios gasosos, líquidos

e até sólidos;e até sólidos;• Nos gases, o movimento desses componentes é mais Nos gases, o movimento desses componentes é mais

rápido. Nos líquidos, é mais lento, e nos sólidos, pode rápido. Nos líquidos, é mais lento, e nos sólidos, pode durar séculos;durar séculos;

• Por conta da energia cinética, quando há aumento de Por conta da energia cinética, quando há aumento de temperatura, aumenta-se também a difusão.temperatura, aumenta-se também a difusão.

• A distância atingida pelas moléculas é proporcional ao A distância atingida pelas moléculas é proporcional ao inverso do quadrado do tempo. inverso do quadrado do tempo.

(9 ms– 3 nm) (9 ms– 3 nm)

Difusão

• É uma resposta à existência de uma É uma resposta à existência de uma gradiente de concentração;gradiente de concentração;

• O movimento de partículas que se difundem O movimento de partículas que se difundem são aleatórios e independentes entre si;são aleatórios e independentes entre si;

• é um processo no qual a diferença de é um processo no qual a diferença de concentração é reduzida através de um fluxo concentração é reduzida através de um fluxo espontâneo da matéria;espontâneo da matéria;

Ixtdx

dcD

Difusão• A difusão tem papel importante na geração de A difusão tem papel importante na geração de

potencial de membrana (Na/K)”.potencial de membrana (Na/K)”.

• ““Gradientes de concentração de substâncias Gradientes de concentração de substâncias nutritivas (fator limitante ao tamanho e nutritivas (fator limitante ao tamanho e volume)”.volume)”.

• ““a difusão é insuficiente para levar esses a difusão é insuficiente para levar esses nutrientes a regiões mais afastadas”nutrientes a regiões mais afastadas”

• Nutrição tissular ( anoxia )”. Nutrição tissular ( anoxia )”.

Difusão• ““a difusão de gases nos alvéolos pulmonares”.a difusão de gases nos alvéolos pulmonares”.

• ““a difusão de medicamentos.” (anestésicos injetados/uso a difusão de medicamentos.” (anestésicos injetados/uso de vasoconstritores)de vasoconstritores)

• ““a difusão por mucosas”.a difusão por mucosas”.

• ““o equilíbrio interno se faz entre os compartimentos intra o equilíbrio interno se faz entre os compartimentos intra e extracelulares, entre o extracelular e o vascular”. e extracelulares, entre o extracelular e o vascular”.

““O volume de água( 60%) está distribuído em dois compartimentos: o O volume de água( 60%) está distribuído em dois compartimentos: o intracelular e o extracelular . O extracelular, se subdivide em intracelular e o extracelular . O extracelular, se subdivide em INTERSTICIAL e o PLÁSMATICO”.INTERSTICIAL e o PLÁSMATICO”.

As células estão banhadas! As células estão banhadas!

O plasma está contido no espaço vascular.O plasma está contido no espaço vascular.

Compartimento intersticial- fluido linfático (linfa), o líquido Compartimento intersticial- fluido linfático (linfa), o líquido cefalorraquidiano (líquor) e os fluidos sinoviais.cefalorraquidiano (líquor) e os fluidos sinoviais.

““É rápida, automática e livre”.É rápida, automática e livre”.

““novo paradigma: a física do passeio aleatório”.novo paradigma: a física do passeio aleatório”.

“ “ a difusão vem a ser a forma dominante do transporte de a difusão vem a ser a forma dominante do transporte de material em escalas submicrométricas.”material em escalas submicrométricas.”

“ “ as células estão repletas de estruturas localizadas; os sítios das as células estão repletas de estruturas localizadas; os sítios das “fábricas” devem transportar seus produtos para “clientes” distantes”.“fábricas” devem transportar seus produtos para “clientes” distantes”.

PHILIP NELSONPHILIP NELSON

Dr.University of PennsylnaviaDr.University of Pennsylnavia

““nada na vida é estático, todas as partículas estão em movimento, nada na vida é estático, todas as partículas estão em movimento, devido a energia cinética que elas possuem”.devido a energia cinética que elas possuem”.

““ao colidirem com uma membrana, os íons e as moléculas ao colidirem com uma membrana, os íons e as moléculas atravessam-na. Esse movimento é chamado de difusão”.atravessam-na. Esse movimento é chamado de difusão”.

“ “ os íons podem atravessar a membrana sozinhos (movimento os íons podem atravessar a membrana sozinhos (movimento uniporter), se outra partícula também o fizer (movimento simporter ou uniporter), se outra partícula também o fizer (movimento simporter ou cotranspoter) ou só pode atravessar se uma outra partícula atravessar no cotranspoter) ou só pode atravessar se uma outra partícula atravessar no sentido contrário ( movimento contratransporte ou antiporter)”.sentido contrário ( movimento contratransporte ou antiporter)”.

JARBAS DE OLIVEIRAJARBAS DE OLIVEIRA

Dr. em Farmácia /Universidade de BarcelonaDr. em Farmácia /Universidade de Barcelona

Na célula cardíaca: quando um Na+ entra na célula, um Ca++ Na célula cardíaca: quando um Na+ entra na célula, um Ca++ automaticamente sai.automaticamente sai.

“ “ para que ocorra a difusão, não é necessária a presença de para que ocorra a difusão, não é necessária a presença de

uma membrana”.uma membrana”.

““tipo de transporte que não utiliza energia da célula”.tipo de transporte que não utiliza energia da célula”.

““o fluxo das partículas sempre ocorre a favor de um certo tipo o fluxo das partículas sempre ocorre a favor de um certo tipo de gradiente”.de gradiente”.

JARBAS DE OLIVEIRAJARBAS DE OLIVEIRA

Dr. em Farmácia /Universidade de BarcelonaDr. em Farmácia /Universidade de Barcelona

““na difusão simples, as partículas movimentam-se através de na difusão simples, as partículas movimentam-se através de poros – canais aquosos, ou por simples solubilidade na membrana”.poros – canais aquosos, ou por simples solubilidade na membrana”.

““quanto maior for a distancia, mais lentamente ocorre a difusão. quanto maior for a distancia, mais lentamente ocorre a difusão. Esse fluxo é unidirecional até atingir um equilíbrio”.Esse fluxo é unidirecional até atingir um equilíbrio”.

“ “ a difusão simples pode ser subdividida em dois grupos: O a difusão simples pode ser subdividida em dois grupos: O independente ou com competição”.independente ou com competição”.

““na difusão facilitada uma proteína carregadora participa do na difusão facilitada uma proteína carregadora participa do processo de transporte”.processo de transporte”.

JARBAS DE OLIVEIRAJARBAS DE OLIVEIRA

Dr. em Farmácia /Universidade de BarcelonaDr. em Farmácia /Universidade de Barcelona

““na difusão simples, as partículas movimentam-se através de na difusão simples, as partículas movimentam-se através de poros – canais aquosos, ou por simples solubilidade na membrana”.poros – canais aquosos, ou por simples solubilidade na membrana”.

““quanto maior for a distancia, mais lentamente ocorre a difusão. quanto maior for a distancia, mais lentamente ocorre a difusão. Esse fluxo é unidirecional até atingir um equilíbrio”.Esse fluxo é unidirecional até atingir um equilíbrio”.

“ “ a difusão simples pode ser subdividida em dois grupos: O a difusão simples pode ser subdividida em dois grupos: O independente ou com competição”.independente ou com competição”.

““na difusão facilitada uma proteína carregadora participa do na difusão facilitada uma proteína carregadora participa do processo de transporte”.processo de transporte”.

JARBAS DE OLIVEIRAJARBAS DE OLIVEIRA

Dr. em Farmácia /Universidade de BarcelonaDr. em Farmácia /Universidade de Barcelona

““quando todas as proteínas carregadoras estiverem quando todas as proteínas carregadoras estiverem funcionando, o sistema está saturado, e a velocidade do fluxo não funcionando, o sistema está saturado, e a velocidade do fluxo não aumenta mais”.aumenta mais”.

“ “ osmose é a difusão da água através da membrana celular”. osmose é a difusão da água através da membrana celular”.

“ “ num mesmo indivíduo, tecidos de alta atividade metabólica, num mesmo indivíduo, tecidos de alta atividade metabólica, como o nervosocomo o nervoso, , possuem mais água que tecidos de baixa atividade, como possuem mais água que tecidos de baixa atividade, como o ósseo e o adiposo”.o ósseo e o adiposo”.

JARBAS DE OLIVEIRAJARBAS DE OLIVEIRA

Dr. em Farmácia /Universidade de BarcelonaDr. em Farmácia /Universidade de Barcelona

os íons minerais, que transportam cargas elétricas, não podem se os íons minerais, que transportam cargas elétricas, não podem se mover através de uma membrana plasmática, a menos que eles sejam mover através de uma membrana plasmática, a menos que eles sejam auxiliados por proteínas de transporte- difusão facilitada”.auxiliados por proteínas de transporte- difusão facilitada”.

““através de uma membrana com permeabilidade diferencial, a água através de uma membrana com permeabilidade diferencial, a água sempre se move para o lado com potencial hídrico mais negativo’.sempre se move para o lado com potencial hídrico mais negativo’.

““alguns minerais entram na célula por transporte ativo”. – bomba de alguns minerais entram na célula por transporte ativo”. – bomba de prótonsprótons

BILL PURVESBILL PURVES

Ph.D. na Universidade de YalePh.D. na Universidade de Yale

ó.ó.

A difusão depende de vários fatores, como o A difusão depende de vários fatores, como o número, o tamanho e a forma das parítculas;número, o tamanho e a forma das parítculas;

O número de partículas é convenientemente O número de partículas é convenientemente considerado pela CONCENTRAÇÃO;considerado pela CONCENTRAÇÃO;

Difusão

Osmose

• É um caso particular de difusão;É um caso particular de difusão;• Considera-se apenas o número de moléculas Considera-se apenas o número de moléculas

(desprezando a forma e o volume das partículas);(desprezando a forma e o volume das partículas);• È estudada a partir da pressão que as partículas exercem;È estudada a partir da pressão que as partículas exercem;• A pressão de solventes puros é sempre máxima, pois é a A pressão de solventes puros é sempre máxima, pois é a

única partícula do sistema;única partícula do sistema;• Ao acrescentar um soluto, a pressão do solvente diminui;Ao acrescentar um soluto, a pressão do solvente diminui;• Quanto mais se aumenta a concentração de soluto, mais Quanto mais se aumenta a concentração de soluto, mais

diminui a pressão do solvente. diminui a pressão do solvente.

Osmose

• Há duas situações fundamentais na osmose Há duas situações fundamentais na osmose através das membranas: através das membranas:

• TODOS os componentes são difusíveis;TODOS os componentes são difusíveis;• HÁ COMPONENTES não-difusíveisHÁ COMPONENTES não-difusíveis

Osmose

• Há duas situações fundamentais na osmose Há duas situações fundamentais na osmose através das membranas: através das membranas:

• TODOS os componentes são difusíveis;TODOS os componentes são difusíveis;• HÁ COMPONENTES não-difusíveisHÁ COMPONENTES não-difusíveis

Osmose

• acontece quando o meio menos concentrado acontece quando o meio menos concentrado cede água para o meio mais concentrado, cede água para o meio mais concentrado, procurando diluí-lo”. procurando diluí-lo”.

• ““duas soluções de concentrações duas soluções de concentrações diferentes são separadas por uma membrana diferentes são separadas por uma membrana semipermeável, o solvente ( porém não o semipermeável, o solvente ( porém não o soluto) passará para o lado mais concentrado soluto) passará para o lado mais concentrado por osmose”.por osmose”.

Osmose

““a osmose depende do número de partículas do a osmose depende do número de partículas do soluto presente e não do tipo de partículas”.soluto presente e não do tipo de partículas”.

““a concentração dos solutos no ambiente é o a concentração dos solutos no ambiente é o que determina direção da osmose em todas as que determina direção da osmose em todas as células animais”.células animais”.

“ “ a osmose, o movimento de água através de a osmose, o movimento de água através de uma membrana de acordo com as leis da difusão”.uma membrana de acordo com as leis da difusão”.

Água

Entre as propriedades fisico-químicas da Entre as propriedades fisico-químicas da água, destaca-se: água, destaca-se:

• Poder de dissolução; Poder de dissolução;

– Grande tensão superficial: as moléculas de água aderem-se Grande tensão superficial: as moléculas de água aderem-se fortemente a partículas com cargas;fortemente a partículas com cargas;

– Polaridade:Polaridade:

Água

A água é encontrada em três fases: A água é encontrada em três fases: (sólida, liquida e gasosa);(sólida, liquida e gasosa);

Cada fase é dependente é influenciada Cada fase é dependente é influenciada por: por:

• Pressão;Pressão;• Temperatura;Temperatura;• Oferta ambiental Oferta ambiental

ÁguaAs valências formam entre sí um ângulo de As valências formam entre sí um ângulo de

104,25° , daí resulta que a molécula seja 104,25° , daí resulta que a molécula seja considerada considerada assimétricaassimétrica e com caráter e com caráter polar polar . A forma é aproximadamente . A forma é aproximadamente tetraédrica.tetraédrica.

Água

Água

Água

Tensão superficial Tensão superficial – atrações intermoleculares para manter – atrações intermoleculares para manter coesas as moléculas de um liquido. As membran as da coesas as moléculas de um liquido. As membran as da camada externa são atraídas para o centro, e constituem camada externa são atraídas para o centro, e constituem uma espécie de membrana que impede a penetração na uma espécie de membrana que impede a penetração na massa líquida.massa líquida.

A tensão superficial da água é alta e isso dificulta A tensão superficial da água é alta e isso dificulta triocas gasosas nos álveolos pulmonares ( uso de triocas gasosas nos álveolos pulmonares ( uso de surfactante).surfactante).