Movimento para dentro e para fora das células

Difusão 扩散 é o movimento líquido 净移动 de partículas 粒子 de uma região de maior concentração 浓度 para uma região de menor concentração. Dizemos que as partículas se movem a favor do gradiente de concentração 浓度梯度.

As partículas se espalham devido ao seu próprio movimento aleatório 随机运动. A energia 能量 para a difusão vem da energia cinética 动能 do movimento aleatório de moléculas 分子 e íons 离子 — portanto, a difusão não precisa de energia extra.

Algumas substâncias entram e saem das células por difusão através da membrana plasmática 细胞膜.

*Difusão: partículas se movem de maior para menor concentração, descendo o gradiente

Por que a difusão importa. Muitos gases 气体 e substâncias dissolvidas (solutos 溶质) movem-se por difusão nos seres vivos. Por exemplo, oxigênio 氧气 difunde para dentro das células para respiração, e dióxido de carbono 二氧化碳 difunde para fora.

A taxa de difusão muda conforme quatro fatores:

Água como solvente

A água é um excelente solvente 溶剂 — muitas substâncias dissolvem-se 溶解 nela para formar uma solução 溶液. Isso é importante para a digestão 消化 (os alimentos devem se dissolver antes de serem usados), excreção 排泄 (os resíduos são levados dissolvidos em água) e transporte 运输 (substâncias viajam pelo corpo dissolvidas no sangue e suco vascular).

O que é osmose

Osmose 渗透 é um tipo especial de difusão: o movimento líquido de água através de uma membrana semipermeável 半透膜. Esse tipo de membrana possui poros minúsculos que deixam passar moléculas pequenas de água, mas retêm partículas maiores de soluto. A água entra e sai das células por osmose através da membrana plasmática.

Uma solução concentrada possui muito soluto dissolvido e pouca água. Uma solução diluída possui pouco soluto e muita água.

(Suplemento) A osmose é o movimento líquido de moléculas de água de uma região de maior potencial hídrico 水势 (uma solução diluída — mais água) para uma região de menor potencial hídrico (uma solução concentrada — menos água), através de uma membrana semipermeável.

Osmose e células vegetais

Quando você coloca tecido vegetal em soluções diferentes, a água move-se por osmose:

• Em água pura ou solução diluída, a água move-se para dentro das células. As células incham e ficam firmes, ou turgescidas 膨胀. A água pressiona para fora na parede celular; essa pressão externa é a pressão de turgor 膨压. Células turgescidas fazem a planta ficar ereta — assim as plantas são sustentadas.
• Em uma solução concentrada, a água move-se para fora das células. As células perdem sua firmeza e ficam moles, ou flácidas 松软.
• (Suplemento) Se ainda mais água sair, a membrana plasmática se afasta da parede celular. Isso é plasmólise 质壁分离.

Você pode investigar a osmose usando membranas de diálise 透析管 (uma membrana semipermeável artificial) ou usando cilindros cortados de batata. Meça seu comprimento ou massa antes e depois da imersão. Cilindros em água pura ou solução diluída ganham comprimento e massa; cilíndros em solução concentrada perdem comprimento e massa; em uma solução de concentração igual, não há alteração.

Exemplo resolvido. Um cilindro de batata tem massa de 5.0 g antes de ser imerso e 5.6 g após ser imerso em uma solução diluída. Calcule a variação percentual da massa.

• variação na massa = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (um ganho).
• variação percentual = mudança ÷ massa inicial × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.

Uma resposta positiva significa que o cilindro ganhou água, portanto a solução era mais diluída que o conteúdo celular. Sempre calcule a variação percentual, e não apenas a mudança em gramas — isso permite comparar cilíndros que começaram com massas diferentes de forma justa.

Transporte ativo 主动运输 é o movimento de partículas através de uma membrana celular de uma região de menor concentração para uma região de maior concentração — ou seja, contra o gradiente de concentração. Como isso é "subir", requer energia da respiração 呼吸作用.

(Suplemento) O transporte ativo permite que uma célula absorva moléculas ou íons úteis mesmo quando eles já estão mais concentrados dentro dela. Por exemplo, pelos radiculares 根毛 absorvem íons minerais do solo por transporte ativo. Portadores proteicos 载体蛋白 na membrana capturam as moléculas ou íons e os transportam, usando energia.

• Escreva sempre o movimento líquido: as partículas se movem em ambas as direções, mas o fluxo geral é a favor do gradiente (para difusão e osmose).
• A osmose move apenas água, e somente através de uma membrana semipermeável. A difusão pode mover muitos tipos de partícula.
• Apenas o transporte ativo usa energia da respiração, e é o único que vai contra o gradiente.
• Para o experimento com batata ou planta: entrada de água → turgescência, maior e mais pesado; saída de água → flacidez, menor e mais leve; concentração igual → nenhuma alteração.
• Uma área de superfície maior, temperatura mais alta, gradiente de concentração mais íngreme e distância mais curta tornam a difusão mais rápida.