A diferença entre osmose e transporte ativo

0307_Osmosis

Uma célula tem muitos requisitos para crescer e se replicar, e mesmo as células que não estão crescendo ou se replicando ativamente requerem nutrientes do ambiente para funcionar. Muitos dos requisitos da célula são moléculas que podem ser encontradas fora da célula, incluindo água, açúcares, vitaminas e proteínas.



A membrana celular tem importantes funções protetoras e estruturais e atua para manter o conteúdo celular separado do ambiente externo. A bicamada lipídica da membrana celular é composta por fosfolipídios, que possuem caudas hidrofóbicas (solúveis em óleo, “temerosas de água”) que formam uma barreira para muitos solutos e moléculas no ambiente. Esta característica da membrana celular permite que o ambiente interno da célula para diferir do ambiente externo, mas também atua como uma barreira importante para pegar certas moléculas do ambiente e expelir resíduos.



A bicamada lipídica não representa um problema para todas as moléculas. Hidrofóbicas (ou solúveis em óleo), moléculas não polares podem se difundir livremente através da membrana celular sem impedimentos. Essa classe de moléculas inclui gases como oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2) e óxido nítrico (NO). Moléculas orgânicas hidrofóbicas maiores também podem passar pela membrana plasmática, incluindo certos hormônios (como o estrogênio) e vitaminas (como a vitamina D). Moléculas polares pequenas (incluindo água) são parcialmente impedidas pela bicamada lipídica, mas ainda podem passar por ela.

Para moléculas que podem passar livremente através da membrana celular, se elas viajam para dentro ou para fora da célula depende de sua concentração. A tendência das moléculas de se moverem de acordo com seu gradiente de concentração (ou seja, de maior concentração para menor concentração) é chamadadifusão. Isso significa que as moléculas irão fluir para fora da célula se houver mais dentro da célula do que fora. Da mesma forma, se houver mais fora da célula, as moléculas irão fluir para dentro da célula até que um equilíbrio seja alcançado. Por exemplo, considere uma célula muscular. Durante o exercício, a célula converte O2 em CO2. À medida que o sangue oxigenado entra no músculo, o O2 viaja de onde a concentração é maior (no sangue) para onde é menor (nas células musculares). Ao mesmo tempo, o CO2 sai das células musculares (onde é mais alto) para o sangue (onde é mais baixo). A difusão não requer gasto de energia. A difusão da água recebe um nome especial,osmose.



Para moléculas polares maiores e quaisquer moléculas carregadas, entrar e sair da célula é mais difícil, pois elas não podem passar pela bicamada lipídica. Essa classe de moléculas inclui íons, açúcares, aminoácidos (os blocos de construção das proteínas) e muitas outras coisas de que a célula precisa para sobreviver e funcionar. Para corrigir esse problema, a célula possui proteínas de transporte que permitem que essas moléculas entrem e saiam da célula. Essas proteínas de transporte constituem de 15 a 30% das proteínas da membrana celular.

As proteínas de transporte têm várias formas e tamanhos, mas todas se estendem pela bicamada lipídica, e cada proteína de transporte tem um tipo específico de molécula que transporta. Existem proteínas transportadoras (que também são conhecidas como transportadores ou permeases), que se ligam a um soluto ou molécula em um lado da membrana e o transportam para o outro lado da membrana. Uma segunda classe de proteínas de transporte inclui proteínas de canal. As proteínas do canal formam aberturas hidrofílicas (“amantes da água”) na membrana para permitir o fluxo de moléculas polares ou carregadas. As proteínas do canal e as proteínas transportadoras facilitam o transporte para dentro e para fora da célula.

As moléculas podem viajar através de proteínas de transporte de alta concentração para baixa concentração. Este processo é denominado transporte passivo ou difusão facilitada. É semelhante à difusão de moléculas não polares ou água diretamente através da bicamada lipídica, exceto que requer proteínas de transporte.



Às vezes, uma célula precisa de coisas do ambiente que estão presentes em concentração muito baixa fora da célula. Alternativamente, uma célula pode exigir concentrações extremamente baixas de um determinado soluto dentro da célula. Embora a difusão permitiria que as concentrações dentro e fora da célula se movessem em direção ao equilíbrio, um processo chamadotransporte Ativoajuda a concentrar um soluto ou molécula dentro ou fora da célula. O transporte ativo requer gasto de energia para mover uma molécula contra seu gradiente de concentração. Existem duas formas principais de transporte ativo nas células eucarióticas. O primeiro tipo consiste em bombas acionadas por ATP. Essas bombas usam a hidrólise de ATP para transportar uma classe específica de soluto ou molécula através da membrana para concentrá-la dentro ou fora da célula. O segundo tipo (chamado de cotransportadores) acopla o transporte de uma molécula contra seu gradiente de concentração (de baixo para alto) com o transporte de uma segunda molécula para baixo em seu gradiente de concentração (de alto para baixo).

As células também usam transporte ativo para manter a concentração adequada de íons. A concentração de íons é muito importante para as propriedades elétricas da célula, controlando a quantidade de água nas células e outras funções importantes dos íons. Por exemplo, íons de magnésio (MG2 +) são muito importantes para muitas proteínas envolvidas no reparo e manutenção do DNA. O cálcio (Ca2 +) também é importante em muitos processos celulares, e o transporte ativo ajuda a manter um gradiente de cálcio de 1: 10.000. O transporte de íons através da bicamada lipídica depende não apenas do gradiente de concentração, mas também das propriedades elétricas da membrana, onde cargas semelhantes se repelem. A bomba sódio-potássio ATPase ou Na + -K + mantém uma concentração maior de sódio fora da célula. Quase um terço da necessidade de energia da célula é consumido neste esforço. Esse enorme gasto de energia para o transporte ativo de íons corrobora a importância de manter o equilíbrio das moléculas no funcionamento adequado das células.

Resumo

OUesmoseé a difusão passiva de água através da membrana celular e não requer proteínas de transporte.PARAtransporte ativoé o movimento das moléculas contra seu gradiente de concentração (de baixa para alta concentração) ou contra seu gradiente elétrico (em direção a uma carga semelhante) e requer transportadores de proteína e a energia adicionada, seja por meio da hidrólise de ATP ou por meio do acoplamento ao transporte descendente de outro soluto .

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