O que é uma membrana semipermeável , como é estruturada e como as substâncias podem atravessá-la? Você pode encontrar todas as respostas neste post.

Uma membrana em geral significa uma fina camada de separação. Isso separa dois quartos um do outro. Uma membrana semipermeável é uma partição semipermeável. As biomembranas são permeáveis ​​a certas substâncias, mas não a outras. Isso também é chamado de permeabilidade seletiva. A permeabilidade para as substâncias depende principalmente de seu tamanho molecular e polaridade ou carga.

Membrana semipermeável explicada de forma simples 

Uma membrana é geralmente entendida como uma fina camada de separação que separa dois espaços um do outro. Você pode facilmente derivar o significado de “semipermeável” do latim. Semi  significa “meio” ou “parcialmente” e permeare  significa “passar” ou “passar”. 

As biomembranas , encontradas em nossas células na forma de membranas plasmáticas ou revestimentos de organelas celulares, são membranas semipermeáveis. Eles são permeáveis ​​apenas a certas substâncias, mas não a outras. Você também pode chamar isso de permeabilidade seletiva . A permeabilidade para as respectivas substâncias depende principalmente de seu tamanho molecular e polaridade ou carga.

Definição de membrana semipermeável

Uma membrana semipermeável é uma partição semipermeável. As biomembranas são permeáveis ​​a certas substâncias, mas não a outras (= permeabilidade seletiva). 

Transporte de massa por membrana semipermeável

Basicamente, você pode distinguir entre dois processos diferentes pelos quais as substâncias podem passar por membranas semipermeáveis: transporte passivo  e ativo .

Basicamente você pode distinguir entre dois processos diferentes como as substâncias podem passar através de membranas semipermeáveis

  1. o transporte passivo de massa
  2. o transporte ativo da matéria

Transporte de massa passivo

No caso de transferência de massa passiva, nenhuma energia fornecida externamente é necessária. A força motriz para o transporte vem de uma diferença de concentração dentro e fora da membrana semipermeável. Se uma determinada substância está presente em grandes quantidades dentro da célula e quase nada fora da célula, ela é transportada para fora da célula. Você também pode chamar esse movimento de difusão . A difusão sempre ocorre ao longo do gradiente de concentração (gradiente de concentração): ou seja, de uma região com maior concentração de uma substância para uma região com menor concentração da mesma substância. Isso continua até que o equilíbrio seja alcançado.

A osmose é um caso especial de difusão, onde a água na forma de solvente se difunde através de uma membrana semipermeável ao longo de seu gradiente de concentração. Isso desempenha um papel particularmente importante no transporte de água nas plantas. 

A difusão sempre ocorre ao longo do gradiente de concentração (gradiente de concentração). Isso significa: de uma região com maior concentração de uma substância para uma região com menor concentração da mesma substância. O processo continua até que o equilíbrio seja alcançado. Você pode escolher entre o simplesdifusão e o aliviado difusão distinguir.

A osmose representa um caso especial de difusão. Lá, a água se difunde na forma de um solvente através da membrana semipermeável ao longo de seu gradiente de concentração. A água se difunde para fora do compartimento onde está mais concentrada (menor concentração de partículas). A água entra no compartimento onde sua concentração é menor (maior concentração de partículas). Neste ponto, mova-se assim, em contraste com difusão não as partículas, mas o solvente. Até que a concentração da substância esteja equilibrada em ambos os lados. Assim, prevalece um estado de equilíbrio. 

A osmose ocorre como um processo de transporte de água entre as células. Existem três termos que são importantes para você neste contexto: hipertônico, isotônico e hipotônico.

hipertensão 

Uma solução hipertônica tem uma concentração maior de substâncias dissolvidas do que, por exemplo, a solução de referência. Hiper significa over e tonus significa tensão. 

isotonia

Iso significa o mesmo. Em condições isotônicas, a mesma concentração de substâncias dissolvidas pode ser encontrada em ambos os lados.

hipotensão

Hipo significa abaixo. Uma solução hipotônica tem uma concentração de soluto muito baixa do que, por exemplo, a solução de referência.

Um lembrete rápido: a água está sempre se movendo de uma solução hipotônica para uma solução hipertônica.

Difusão fácil

Na difusão simples  , algumas moléculas hidrofóbicas como oxigênio ( O_2) ou dióxido de carbono ( CO_2) e pequenas moléculas polares como a ureia podem atravessar livremente a bicamada fosfolipídica .   Uma vez que o interior da membrana semipermeável é composto de ácidos graxos hidrofóbicos móveis de acordo com o modelo de mosaico líquido , moléculas hidrofóbicas e, portanto, solúveis em gordura podem passar facilmente através da membrana semipermeável. O seguinte se aplica: quanto melhor uma molécula é solúvel em gordura, mais rápido ela se difunde através da membrana.  

Ao simples difusão moléculas hidrofóbicas podem atravessar a bicamada fosfolipídica sem impedimentos. Por moléculas hidrofóbicas entende-se: moléculas que evitam a água, como oxigênio ou carbono, e pequenas moléculas polares, como uréia. De acordo com o modelo de mosaico líquido, o interior da membrana semipermeável é constituído por ácidos graxos hidrofóbicos móveis. Assim, as moléculas hidrofóbicas (isto é, as moléculas solúveis em gordura) podem passar facilmente através da membrana semipermeável.

Uma pequena regra prática: quanto mais solúvel em gordura for uma molécula, mais rápido ela pode se difundir através da membrana.

O modelo de mosaico líquido explica a estrutura molecular das membranas biológicas. As moléculas de fosfolipídios individuais e as proteínas de membrana incorporadas podem se mover dentro da camada dupla da qual o modelo é feito. O movimento é chamado de difusão lateral. As proteínas de membrana podem estar localizadas dentro dobiomembrana Mover-se livremente. A força desse movimento depende da fluidez da membrana. Isso, por sua vez, depende da composição dos ácidos graxos biomembrana assim como na temperatura.

Uma pequena regra prática: quanto maior a fluidez, mais fina a membrana ou quanto menor a fluidez, mais espessa a membrana.

Difusão facilitada

Com a difusão facilitada  , substâncias polares como aminoácidos ou açúcares, bem como íons carregados, também podem atravessar a membrana semipermeável sem consumir energia metabólica. As chamadas proteínas de membrana tornam isso possível . Você pode diferenciar entre proteínas de canal e proteínas de transporte (proteínas transportadoras).

As proteínas de canal também são chamadas de proteínas integrais de membrana porque estão incorporadas na camada lipídica hidrofóbica e, portanto, integradas à membrana. No interior, eles formam canais iônicos hidrofílicos que permitem a passagem de íons ou outras moléculas maiores. A abertura e o fechamento desses canais são regulados por proteínas sinalizadoras ou por uma voltagem elétrica. 

As proteínas de transporte, por outro lado, ligam-se aos substratos a serem transportados e os contrabandeiam através da dupla camada da membrana semipermeável. 

A membrana celular também possui as chamadas aquaporinas para o transporte de água . Embora a água seja uma molécula muito pequena e geralmente possa passar pela membrana sem problemas, o transporte de água é muito importante. A célula pode usar as aquaporinas para regular sua absorção ou liberação de água de maneira mais direcionada. 

Transporte de massa ativo

Além do transporte de massa passivo, o transporte de massa ativo também é possível. Como o nome sugere, isso requer energia externa . Com a ajuda de proteínas integrais de membrana, as substâncias são transportadas através de uma membrana contra seu gradiente de concentração. Você pode distinguir entre duas formas de transporte ativo: transporte ativo primário e transporte ativo secundário . 

No transporte ativo primário, a energia é obtida pela hidrólise do ATP por meio de enzimas . Essa energia impulsiona o transporte. Isso desempenha um papel importante, especialmente na neurobiologia com as bombas de íons  Na + / K + .

O transporte ativo secundário usa o gradiente de concentração de uma substância para transportar outra substância através de uma membrana. No entanto, este gradiente foi previamente estabelecido através do transporte primário, ou seja, a hidrólise de moléculas de ATP. É importante não confundir transporte ativo secundário com difusão facilitada! 

O transporte ativo é um método de transporte de moléculas. O transporte ocorre através da membrana semipermeável contra o gradiente de concentração usando energia fornecida externamente. Duas formas podem ser distinguidas: transporte ativo primário e transporte ativo secundário.

Transporte ativo primário

No transporte principalmente ativo, a energia é adquirida. O ATP é hidrolisado usando enzimas. A energia impulsiona o transporte. 

Transporte ativo secundário

O transporte ativo secundário utiliza o gradiente de concentração de uma substância através de uma membrana para o transporte de massa de outra substância. Você deve saber que o gradiente foi previamente construído através do transporte primário (hidrólise de moléculas de ATP). 

Importante: não confunda transporte ativo secundário com transporte facilitado difusão.

A coisa mais importante sobre a membrana semipermeável em resumo

Aprendemos agora o que é a membrana semipermeável. A membrana semipermeável é uma fina camada de separação ou partição semipermeável. Por isso, separa dois quartos um do outro. 

Aqui você pode ver os pontos mais importantes sobre a membrana semipermeável resumidos em uma lista clara:

  • Existem dois processos diferentes pelos quais as substâncias podem passar através da membrana semipermeável: transporte ativo e transporte passivo
  • difusão é um processo de transporte passivo em que a substância está presente em grandes quantidades dentro da célula, mas dificilmente fora da célula
  • Existem dois tipos de difusão: o simples difusão e o aliviadodifusão
  • Existem também duas formas de transporte ativo: transporte ativo primário e transporte ativo secundário
  • a osmose é um caso especial de difusão e ocorre como um processo de transporte de água entre as células