Durante a osmose, ocorre uma equalização de concentração.
O que é a osmose , como ocorre nas células vegetais e animais e por que é perigoso beber muita água de uma só vez ou quando as crianças comem pudins com sal em vez de açúcar? Nós explicamos tudo isso para você aqui!
O que é osmose?
Osmose (grego osmos = impulso, impulso) significa a difusão de um solvente através de uma membrana semi ou seletivamente permeável . No caso da osmose, é permeável apenas ao solvente (geralmente água) e não às substâncias dissolvidas.
A água se difunde do compartimento (sala) onde está mais concentrada (menor concentração de partículas) para o compartimento onde sua concentração é menor (maior concentração de partículas). O movimento continua até que as concentrações da substância em ambos os lados estejam equilibradas.
A osmose é utilizada no tratamento de água potável (osmose inversa), em centrais de osmose, na diálise para purificação do sangue ou na conservação de alimentos. É vital para nós humanos porque ocorre em nosso corpo em cada célula como um processo de transporte.
Também o encontramos com frequência na vida cotidiana: as cerejas estouram quando chove ou nossa pele fica enrugada quando tomamos banho. Devido à elevada concentração de açúcar nas cerejas maduras, há um afluxo osmótico de água, que as células das cerejas não suportam e que as faz rebentar. Nossas células da pele também têm uma concentração maior de íons de sal do que a água do banho. Isso resulta em um influxo de água em nossas células para equilibrar a concentração, o que faz com que nossa pele inche.Definição
A osmose é uma difusão de moléculas de um solvente (principalmente água) através de uma membrana semi ou seletivamente permeável que separa duas regiões de diferentes concentrações. É um transporte passivo que não requer energia metabólica.
A osmose é um processo no qual a água se move através de uma membrana em apenas uma direção . A razão para isso é uma diferença de concentração entre dois líquidos que são separados pela membrana.
Funciona assim: A chamada membrana semipermeável é uma camada especial e só permite a passagem de partículas muito pequenas, como água . Partículas maiores dissolvidas na água, como açúcar ou sais , não podem passar por eles.
Portanto, para equalizar a diferença de concentração entre os dois líquidos, a água flui da concentração mais baixa para a mais alta, diluindo-os. Você chama os esforços das partículas para equalizar a pressão osmótica .
Entre outras coisas, a osmose ocorre em suas células. Por exemplo, veja o motivo pelo qual sua pele pode absorver cremes. A osmose também é responsável pelo estouro das cerejas no final do verão.
Nota: A osmose é uma difusão unilateral.
O que exatamente é osmose e o que acontece durante a osmose? O termo “osmose” vem do grego ( osmos ) e significa “penetração”, “impulso” ou “impulso”. Esta é a “penetração” direcional de partículas dissolvidas através de uma barreira semipermeável. Você também pode chamar essa barreira de membrana. Por ser semipermeável, ou seja, semipermeável, deixa passar algumas substâncias, mas não outras.
No caso da osmose, você pode imaginar que apenas o solvente (geralmente água) pode passar pela membrana. Partículas dissolvidas, como moléculas de sal, são muito grandes ou muito carregadas para atravessar a membrana.
No entanto, é importante lembrar que este é um processo passivo . Portanto, nenhuma energia é necessária. Agora você provavelmente está se perguntando por que a água passa voluntariamente pela membrana e em que direção ocorre o transporte? Nós explicamos isso para você aqui.
Como funciona a osmose?
A osmose é um processo de equilíbrio e funciona assim:
- Uma membrana geralmente separa dois líquidos com diferentes concentrações um do outro, por exemplo, diferentes concentrações de sal . Isso cria um desequilíbrio que precisa ser equilibrado.
- Como a membrana não deixa passar partículas grandes, como sais ou açúcares , a água eventualmente se move – da concentração mais baixa para a mais alta . Isso ocorre passivamente, portanto, nenhuma energia é necessária para o processo.
- O processo ocorre até a chamada pressão osmótica e assim a concentração é equilibrada. Uma vez alcançado isso, você fala do estado isotônico .
Aliás , o potencial hídrico é muitas vezes utilizado em vez da concentração. O maior potencial de água corresponde a menos partículas dissolvidas, um menor potencial de água significa que mais partículas são dissolvidas.
Difusão e Osmose
Antes de nos aprofundarmos na osmose, é importante que você entenda que a osmose é uma forma especial de difusão.
A difusão faz com que as partículas dissolvidas em um solvente se espalhem uniforme e espontaneamente até que haja um número igual de partículas em todos os lugares.
A difusão é um processo natural e passivo. Continua até que as mesmas concentrações de partículas estejam presentes em todos os lugares. Você pode observar o fenômeno da difusão adicionando uma gota de tinta a um copo de água. Depois de algum tempo, a água assume uma cor azul uniforme. Mas também é importante que você se lembre de que as partículas continuam se movendo e que não há parada aqui.
Como você deve ter notado, uma membrana não importa. A difusão como processo de transporte não se limita, portanto, às membranas.
A osmose é agora um caso especial de difusão . É aqui que entra em ação uma membrana que separa dois compartimentos. É permeável ao solvente (água), mas não ao soluto. Mas não importa qual substância é dissolvida, porque é tudo sobre o número , não o tipo. O número de partículas dissolvidas (= partículas osmoticamente ativas) por unidade de volume também pode ser chamado de osmolaridade . O seguinte agora se aplica à osmose:
A água se difunde do compartimento onde está mais concentrada (menor concentração de partículas) para o compartimento onde sua concentração é menor (maior concentração de partículas). Em contraste com a difusão, não são as partículas que se movem aqui, mas o solvente, até que as concentrações da substância em ambos os lados estejam equilibradas. Um estado de equilíbrio prevalece .
Biomembrana
Até agora lidamos com o fenômeno da osmose em geral. Agora vamos ver o que significa osmose em biologia. Como você já sabe, a osmose envolve a presença de um solvente e uma membrana permeável .
As biomembranas de todas as células eucarióticas e procarióticas são membranas semipermeáveis. São formados por uma dupla camada de fosfolipídios e delimitam determinados compartimentos. No caso da membrana celular, elas separam as células umas das outras. A biomembrana seletivamente permite que apenas pequenas partículas não carregadas ou água (= solvente) se difundam. Para facilitar a passagem da água através da membrana, existem proteínas de canal especiais chamadas aquaporinas . Moléculas de sal, outros íons ou moléculas maiores não podem passar facilmente pelas biomembranas.
O transporte de água entre células ou organelas celulares ocorre sempre do local com maior concentração de partículas dissolvidas para o local com menor concentração de partículas dissolvidas. O transporte de água é particularmente importante nas células vegetais. Mas muitas células animais também são cercadas por sangue e linfa em um ambiente aquoso, porque o corpo humano consiste em 60-75% de água. A osmose é um transporte essencial de substâncias no corpo humano.
pressão osmótica
Quanto maior a diferença de partículas dissolvidas nos respectivos lados, maior a tendência do lado com mais partículas dissolvidas em absorver água. Você também pode chamar essa força de pressão osmótica . Esta é a pressão causada pelas moléculas dissolvidas em um solvente no lado mais concentrado. Representa a força motriz para o solvente passar pela membrana.
Esta pressão pode ser medida com um osmômetro . O botânico alemão Wilhelm Pfeffer desenvolveu um aparelho para medir a pressão osmótica em soluções aquosas – a célula de Pfeffer . Você pode chamar o método de medição de osmometria.
A pressão osmótica é o principal requisito para este processo de transferência de massa. As moléculas dissolvidas em um solvente causam a pressão osmótica no lado da camada de separação com maior concentração. As condições de pressão resultantes conduzem o fluxo do solvente através da respectiva membrana. Desta forma, o solvente se move através da membrana do lado com menor concentração de partículas para o lado com maior concentração, onde existe a pressão osmótica. Isso ocorre até que as condições de pressão em ambos os lados estejam equilibradas.
Osmose em células vegetais e animais
Como você já aprendeu, a osmose ocorre como um processo de transporte de água entre as células. Existem geralmente três termos usados para descrever concentrações de substâncias separadas por membranas: hipertônica, isotônica e hipotônica .
Uma solução hipertônica ( hiper = over, tonus = tensão) tem uma concentração maior de substâncias dissolvidas do que a solução de comparação. No caso de condições isotônicas ( iso = iguais), as mesmas concentrações de substâncias dissolvidas podem ser encontradas em ambos os lados. Uma solução hipotônica ( hipo = abaixo) tem uma concentração menor de substâncias dissolvidas do que a solução de comparação.
Você pode se lembrar da seguinte conexão: A água sempre se move de uma solução hipotônica para uma solução hipertônica .
Claro, há sempre um fluxo de ida e volta. Aqui a tendência em uma direção é decisiva, ou seja, em qual compartimento a maior parte da água flui para equalizar a concentração.
As principais diferenças entre as células animais e vegetais são que as células vegetais têm uma parede celular e um vacúolo além da membrana celular . Então vamos ver se essas diferenças afetam o processo de osmose:
Células animais
Tratamos os glóbulos vermelhos (= glóbulos, eritrócitos) como um exemplo de células animais . Geralmente são encontrados no plasma sanguíneo. Você pode imaginar isso como uma solução aquosa que contém sais e proteínas, entre outras coisas.
No estado normal, os glóbulos vermelhos têm a forma de um disco (= bicôncavo). Se você agora diluir as gotas de sangue com água pura, as células incham e explodem. Portanto, a água pura é hipotônica em comparação com o meio hipertônico dentro dos glóbulos vermelhos. A membrana plasmática não pode suportar a pressão do influxo de água e isso leva à ruptura das células.
Por outro lado, se uma solução salina relativamente concentrada é adicionada ao sangue, o citoplasma das células sanguíneas é agora hipotônico em comparação com o meio externo. Como resultado, a água escapa por osmose e as células do sangue têm uma forma enrugada (forma de maçã espinhenta). Estes não são mais capazes de transportar oxigênio, o que traz sérias consequências. É por isso que você deve ter cuidado ao cozinhar, especialmente com crianças pequenas, para que o açúcar e o sal não se misturem.
células de plantas
Agora vamos ver a alface como um exemplo das células vegetais. Se colocarmos alface murcha em água destilada, suas células não estourarão, ao contrário das células do sangue. Em vez disso, torna-se crocante novamente. Isto é devido à parede celular robusta. Ele garante que apenas uma certa quantidade de água possa ser absorvida nas células – mais precisamente nos vacúolos. O vacúolo exerce forte pressão sobre a parede celular. Você pode pensar nisso como o ar dentro de um balão empurrando contra a parede do balão.
Quando a água entra , a parede celular acumula pressão – o tugor . Pode ser até 7 bar na célula (para comparação: isso é três vezes mais do que em um pneu de carro). Você também pode descrever esta célula “abaulamento” como totalmente túrgida e o processo como deplasmólise .
Se agora colocarmos a folha de alface em uma solução salina concentrada, a água flui para fora do vacúolo e a pressão do tugor diminui. O corpo celular ( protoplasto ) separa-se da parede celular. Você também pode chamar esse processo de plasmólise .
O transporte de água das raízes é extremamente importante para as plantas. Aqui, a água é absorvida passivamente através das raízes por osmose. Em sistemas biológicos, o termo potencial hídrico muitas vezes desempenha um papel quando se trata de descrever o balanço hídrico. Ela descreve a disponibilidade de água em um sistema como ar ou solo e é composta pela pressão osmótica – ou seja, o número de partículas dissolvidas – e a pressão de turgescência. Importante: A água sempre flui do local de maior potencial hídrico para o local de menor potencial hídrico.
Osmorregulação
Então você pode ver que a regulação das condições osmóticas (= osmorregulação) é extremamente importante, especialmente nas células animais. Você deve ter cuidado para não deixar o número de partículas dissolvidas ficar muito alto ou muito baixo. Claro, isso também depende do seu estilo de vida.
Muitos animais aquáticos têm que se contentar com diferentes concentrações de água e sal. Aqui você pode distinguir entre osmoconformadores e osmorreguladores . Os osmoconformadores são principalmente invertebrados e adaptam sua osmolaridade ao ambiente.
Os osmorreguladores regulam, como o próprio nome sugere, que sua salinidade é quase sempre constante, independentemente do ambiente. Os peixes de água doce, por exemplo, precisam resolver o problema de que a água flui constantemente por osmose. Os peixes de água salgada (halófilos) devem ter cuidado para não perder muita água.
Protozoários como o paramécio (Parameticum), a alga Euglena ou as amebas têm uma forma especial de regular o seu equilíbrio hídrico. Eles têm um vacúolo contrátil que pode se expandir e contrair. Isso permite que o excesso de água do citoplasma flua para o vacúolo por osmose e seja liberado através da membrana celular.
As plantas têm adaptações como uma cutícula espessa ou estômatos afundados para proteger contra a desidratação. Mas, com poucas exceções, as plantas superiores não possuem estruturas de osmorregulação.
aplicações de osmose
O princípio da osmose é usado em tecnologia e medicina, mas também explica muitos fenômenos cotidianos. Na diálise médica, por exemplo, substâncias nocivas são removidas do sangue com a ajuda de osmose.
Outra maneira de usar a osmose é a osmose reversa . Na osmose reversa, como o nome sugere, a osmose é reversa. Com a ajuda de uma pressão externa, uma substância é concentrada contra seu gradiente de concentração. Este método é usado no tratamento de água potável.
Além disso, o trabalho osmótico é convertido em energia em usinas de osmose e usado para gerar eletricidade.
Muitas vezes encontramos o fenômeno da osmose na vida cotidiana. Ao cozinhar legumes, por exemplo, nos certificamos de usar água salgada. Isso evita que a água entre nos vegetais levemente salgados, o que afetaria o sabor. Açúcar ou sal (cura) também é frequentemente adicionado para preservar os alimentos, a fim de “puxar” a água para fora dos alimentos. Frutas maduras, como cerejas, muitas vezes explodem quando chove devido a um fluxo osmótico de água. Aliás, a pele enrugada após o banho também é resultado de osmose.
Particularmente trágicos são os casos em que as pessoas podem morrer por beber muita água em um curto período de tempo, como durante uma maratona. Como resultado da absorção de água, a concentração de sal nas células diminui e a água flui para as células cerebrais agora mais concentradas. Isso leva ao inchaço do cérebro, que na pior das hipóteses pode levar à morte.
Osmose exemplo cereja
Você pode encontrar osmose na natureza com cerejas, por exemplo. No final do verão, quando as cerejas são particularmente doces, elas geralmente se abrem. Isso tem a ver com osmose:
- No final do verão, a concentração de açúcar nas cerejas é muito alta. Se chover, a água atinge sua pele externa. Como a concentração de açúcar na cereja é muito alta, mas muito baixa na água da chuva , ocorre um desequilíbrio de concentração. A pele externa atua como uma membrana semipermeável.
- O desequilíbrio cria uma pressão osmótica que as partículas na cereja e na água da chuva querem equilibrar. Como a casca externa não é permeável a partículas grandes, como o açúcar , ela não pode sair da cereja. Em vez disso, a água tem que se mover para a cereja para ‘diluir’ a alta concentração de açúcar.
- O processo continua até que a pressão osmótica seja equilibrada. No entanto, como a casca externa não pode suportar a pressão da água que entra por muito tempo, as cerejas acabam se abrindo .
exemplos de osmose
Para além das cerejas a rebentar, existem inúmeros outros exemplos da natureza e do quotidiano em que a osmose ocorre. Reunimos aqui alguns para você:
- Pele ao tomar banho: Geralmente, há menos sal dissolvido na água do banho do que no corpo. Como resultado, a água flui para as células da pele e faz com que a pele inche. O processo pode ser retardado pela adição de alguns sais de banho.
- Cozinhar Legumes: Ao cozinhar legumes, um pouco de sal é frequentemente adicionado à água. Como resultado, a diferença nas concentrações de sal não é tão grande. Como resultado, os vegetais absorvem menos água e têm um sabor mais intenso.
- Glóbulos vermelhos: a osmose também ocorre nos glóbulos vermelhos . Portanto, o teor de sal no corpo deve estar correto. Caso contrário, as células do sangue podem inchar e se romper ou perder toda a água.
- Medicamento: A osmose também é usada em diálise, ou seja, no tratamento de pacientes com rins danificados. Como os rins não podem mais fazer isso, o excesso de água é removido do sangue com um líquido açucarado.