Definição semipermeável da membrana
Uma membrana semipermeável é uma camada pela qual apenas certas moléculas podem passar. As membranas semipermeáveis podem ser biológicas e artificiais. As membranas semipermeáveis artificiais incluem uma variedade de materiais projetados para fins de filtração, como os usados na osmose reversa, que permitem que apenas a água passe. As membranas biológicas das células são criadas por duas folhas de fosfolipídios, que contêm uma cauda lipídica presa a uma cabeça polar. As regiões da cauda de cada folha se agrupam, enquanto as cabeças das moléculas apontam para fora. As cabeças polares apontam para fora em direção ao ambiente da célula e para dentro em direção ao citosol. Dessa maneira, uma região hidrofóbica das caudas lipídicas separa os dois corpos de solução. Isso pode ser visto na imagem abaixo.
Enquanto a água e outras pequenas moléculas podem deslizar pelas lacunas entre as moléculas fosfolipídicas, outras moléculas como íons e grandes nutrientes não podem forçar o caminho para dentro ou fora da célula. Isso faz da bicamada fosfolipídica uma excelente membrana semipermeável que permite que as células mantenham seu conteúdo separado do ambiente e de outras células. A concentração da solução ligada por uma membrana semipermeável pode ser descrita por sua tonicidade em comparação com o ambiente ou outras células. Como as membranas biológicas são permeáveis à água, mas não de solutos, a água tende a se mover para células hipertônicas ao seu ambiente, enquanto a água se move para fora das células que são hipotônicas.
As membranas da maioria das células também contêm uma variedade de proteínas de transporte, que facilitam o movimento de grandes moléculas e íons através da membrana celular. Algumas dessas proteínas requerem energia para se mover através da membrana, uma forma de transporte ativo, enquanto outros fluem livremente quando um poro de proteína é aberto através da membrana. Isso é chamado de transporte passivo. Com essas proteínas especializadas, a membrana celular se torna uma membrana seletivamente permeável, à medida que a genética da célula decide quais moléculas podem passar na membrana. As membranas semipermeáveis evoluíram dessa maneira ao longo do tempo para permitir e restringir uma ampla variedade de moléculas, o que em grande sentido explica as várias funções das células em diferentes organismos e tecidos.
Exemplos de membrana semipermeável
Membranas artificiais e tonicidade
Membranas artificiais foram usadas em laboratório para mostrar o básico dos efeitos da osmolaridade nas células. Assim como as membranas celulares, uma membrana semipermeável criada artificialmente só permitirá que a água passe, enquanto restringe os solutos dissolvidos na solução. Se duas soluções forem conectadas através de uma membrana semipermeável, a água fluirá entre eles, mas os solutos serão restritos ao lado da membrana em que começaram. Isso pode ser visto na ilustração a seguir deste experimento.
O lado esquerdo da imagem mostra a configuração inicial. A membrana semipermeável é marcada e separa duas soluções colocadas em um tubo em forma de U. O lado direito do tubo contém menos solutos que o lado direito e é considerado hipotônico para a direita hipertônica. À medida que o experimento prossegue, a membrana semipermeável permitirá a água, mas não os solutos passam pela membrana. Em certo sentido, a água entre as duas soluções é conectada e prefere os solutos a serem distribuídos igualmente. Normalmente, os solutos seriam difundidos uniformemente em toda a água, mas a membrana semipermeável impede isso. Em vez disso, a água deve ser a molécula para se mover através da membrana. Para equilibrar as concentrações das duas soluções, a água se move para fora do lado direito do tubo e para o lado esquerdo. Essa mudança no volume pode ser vista no lado direito da imagem. Embora os volumes das soluções tenham mudado, a membrana semipermeável ainda permitiu a equalização das concentrações. As soluções agora são isotônicas.
A membrana celular
Assim como o exemplo artificial descrito acima, as membranas celulares de todos os organismos se comportam como uma membrana simples semipermeável, permitindo que a água passasse enquanto excluindo solutos. No entanto, as células existem em uma ampla variedade de ambiente. No oceano, a água está altamente concentrada com sais, criou um ambiente hipertônico. Em ambientes de água doce, a condição oposta existe e a água tende a tentar inundar células. Os organismos terrestres enfrentam um problema totalmente novo, uma completa falta de água. Enquanto a bicamada fosfolipídica básica serve para separar as células do ambiente, isso somente seria suficiente para compensar essa ampla variedade de condições. As células dos organismos que vivem nesses diferentes ambientes desenvolveram proteínas que funcionam para permitir solutos em toda a membrana. Embora as células tenham que gastar energia para fazer isso, também lhes permite manter as condições dentro do citosol e concluir a função da vida. Essa batalha constante para manter as condições dentro das células é conhecida como homeostase.
Termos de biologia relacionados
- Membrana seletivamente permeável – uma membrana que permite substâncias de uma maneira que cria homeostase.
- Homeostase – uma condição de equilíbrio no qual o processo de vida (replicação do DNA etc.) pode ser realizado.
- Bicamada fosfolipídica – Uma membrana semipermeável criada por todos os organismos biológicos.
- Membrana celular – Uma bicamada fosfolipídica embutida com centenas de diferentes proteínas de transporte, que regulam o fluxo de solutos e criam uma condição de homeostase.
Questionário
1. Uma mutação genética em uma célula faz com que a célula produza uma membrana celular que não possui proteínas de transporte. A membrana ainda funciona como uma membrana semipermeável. A célula viverá e será capaz de se reproduzir? A. Não B. Sim C. Somente no ambiente certo
Resposta à pergunta nº 1
A está correto. Esta célula está condenada. Mesmo que o local em um ambiente que tenha todos os nutrientes e moléculas necessárias para o crescimento, a célula não seria capaz de transportá -los. Mesmo a glicose, a molécula básica para o metabolismo celular, deve ser transportada através da membrana com proteínas especiais. Sem isso, a membrana perde sua capacidade seletiva e a célula morreria rapidamente.
2. Como visto no exemplo acima, como o cientista estabelece um tubo em forma de U, com uma membrana semipermível separando duas soluções. No lado direito, o cientista coloca uma solução que possui 10 g/L de soluto. O lado esquerdo recebe uma solução contendo 5 g/L de soluto. O cientista começa com o mesmo volume de solução em cada tubo. De que maneira a água tende a fluir através desta membrana semipermeável? A. não fluirá B. da esquerda para a direita C. da direita para a esquerda
Resposta à pergunta nº 2
B está correto. O lado esquerdo da solução contém apenas metade das moléculas de soluto como o lado direito, tornando -a a solução hipotônica. A água fluirá da solução hipotônica para a solução hipertônica até que as duas soluções se tornem isotônicas. A membrana semipermeável impede apenas os solutos de se mover, não a água. No final do experimento, haverá mais água no lado direito, mas as concentrações dos tubos serão as mesmas.
3. Os cientistas sabem como criar bicamadas fosfolipídicas em laboratório. Se você pegasse um pouco do seu DNA e o cercasse em bicamada fosfolipídica, poderia criar um clone de si mesmo? A. Sim! É assim que eles clonam as coisas. B. Não, isso não criaria uma célula funcional. C. A célula deve ser nutrida com cuidado.
Resposta à pergunta nº 3
B está correto. Seu DNA existe em condições muito especiais. O DNA humano existe dentro do núcleo, uma membrana especializada contendo 2 bicamadas lipídicas. Ambas as membranas têm centenas de proteínas especializadas que ajudam no transporte de produtos de e para o núcleo. O núcleo existe no citosol, que contém membranas seletivamente permeáveis ainda mais especializadas e é encapsulada na membrana celular. A membrana celular, por sua vez, não é apenas uma bicamada fosfolipídica, mas contém centenas de proteínas com funções específicas. Com apenas uma bicamada fosfolipídica, essa célula artificial morreria rapidamente.
Última atualização em 19 de agosto de 2022