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Osmose – O que é
Por Osmose se compreende o movimento que a água faz através de uma membrana semipermeável, o que leva a uma diferença de pressão osmótica. Tal processo é muito importante para a manutenção das células.
Para facilitar o entendimento, imagine que as membranas plasmáticas são como barreiras inteligentes: são elas que permitem o que entra e o que sai. No caso da osmose, que é o movimento da água, esse processo é facilitado, pois as membranas plasmáticas são mais permeáveis à água, em relação a outras moléculas pequenas. Tanto é que existem canais proteicos que recebem o nome de aquaporinas.
As aquaporinas são facilitadores da passagem da água pela membrana plasmática. É por meio destes canais que a água passa, sem gasto energético. Por isso, este processo recebe o nome de transporte passivo. Porém, para que isso ocorra, o movimento é mediado segundo a relação entre a concentração osmótica que há dentro e fora da célula.
Desta forma, a água sempre vai se movimentar de forma livre, atravessando a membrana, do local com menor concentração de um soluto para o de maior concentração.
Ou seja: a água vai do meio hipotônico (com menor concentração de um soluto) para um hipertônico (com maior concentração do soluto). Esta pressão, pela qual a água passa pela membrana plasmática, recebe o nome de pressão osmótica.
Para facilitar: se você colocar uma célula numa substância isotônica (osmolaridade igual a do citoplasma de uma célula), não ocorre passagem de água, pois existe um equilíbrio osmótico. Assim, quando a célula está numa substância isotônica, ela não ganha e nem perde água. Apenas se mantém do jeito que está.
Por sua vez, quando a célula está numa substância hipertônica (fora da célula existe mais soluto), ela perde água para o meio externo. Desta forma, dependendo da concentração de soluto que há externamente, a célula encolhe e fica murcha. Já numa concentração hipotônica (a concentração de soluto é menor no meio exterior), a célula incha e a água entra, se tornando túrgida.
Importante: em células de bactérias e de plantas,a membrana plasmática conta com uma parede não expansível, que confere maior rigidez e força, de forma a resistir à pressão osmótica. Assim, não ocorre a osmólise (rompimento da célula por conta da pressão osmótica).
Osmose – Pressão osmótica
A pressão osmótica é uma força volumétrica que resiste ao processo natural de osmose. É mais frequentemente referenciado na biologia humana, onde uma célula viva contém uma solução concentrada de água e certos outros elementos que separa das soluções externas por uma membrana semipermeável.
O processo natural de osmose tende a equalizar as concentrações de materiais de soluto em uma solução, passando a solução através dessas membranas, e a pressão osmótica é a quantidade de pressão que uma célula viva exerce para resistir a essa força.
Essa pressão protege os componentes internos da célula da diluição e de soluções prejudiciais que podem atravessar a membrana e interromper a atividade celular normal ou mitose.
Como muitas forças naturais, a osmose é uma força que leva as soluções a um estado de equilíbrio. Quando uma solução cercada por uma membrana fina contém uma concentração mais alta de um produto químico, como sal ou açúcar, do que a mesma solução fora da membrana, as forças de equilíbrio conduzem toda a solução a um estado de concentração uniforme de produtos químicos.
Este processo natural é especialmente importante no que diz respeito à água nas formas de vida na Terra, que tem um nível de energia potencial que faz com que dilua soluções concentradas por meio de várias forças, como osmose e gravidade. Essa condição é chamada de potencial hídrico, e a capacidade da água de exercer essa força aumenta com o volume e a profundidade da água, que é uma forma de pressão hidrostática osmótica.
Enquanto o potencial da água é uma força equalizadora para diferentes soluções, o oposto dessa força é conhecido como potencial osmótico, que é o valor da energia potencial que a pressão osmótica tem para resistir a um estado de equilíbrio. Os cálculos para determinar o valor real da pressão osmótica foram feitos pela primeira vez por Jacobus Hoff, um químico holandês vencedor do Prêmio Nobel do final do século 19 ao início do século 20. Suas idéias foram posteriormente refinadas por Harmon Morse, um químico norte-americano da mesma época.
Como o processo de pressão osmótica também pode ser considerado para gases separados por uma membrana semipermeável, ele obedece às mesmas regras físicas da lei dos gases ideais.
A equação da pressão osmótica pode, portanto, ser declarada como P = nRT/V, onde "P" é a pressão osmótica e "n" é a quantidade de soluto ou número de moles de moléculas presentes no volume – "V" – de solução.
Embora a pressão osmótica seja importante na biologia celular para animais em termos de proteção da célula contra a intrusão de solutos químicos indesejados ou da própria solução externa, ela serve a um propósito mais fundamental nas plantas. Ao neutralizar a força do potencial da água, as células vegetais utilizam a pressão osmótica para conferir um grau de turgidez ou rigidez às paredes celulares das plantas. Ao combinar essa força entre várias células vegetais, dá à planta a capacidade de produzir caules que ficam de pé e podem resistir aos danos das forças climáticas, como vento e chuva. É por isso que as plantas tendem a murchar e murchar quando faltam água, já que as paredes das células têm pressão hidrostática osmótica insuficiente para resistir às forças da gravidade e às condições climáticas.
Como o próprio nome diz, é o processo contrário ao da osmose. A água se desloca da solução mais concentrada para a menos concentrada, por meio do uso da pressão osmótica.
Neste processo, é aplicada uma pressão sobre a solução hipertônica, forçando a água a passar pela membrana e, com isso, seguir em direção à solução hipotônica. Este processo é utilizado para deixar a água potável, tendo sido utilizado pela ciência por volta da década de 1960.
Osmose – Processo
Em um exemplo clássico de osmose, a osmose plantas usam para absorver água e nutrientes do solo. A solução nas raízes das plantas é hipertônica, com base em água do solo hipotônico circundante.
Raízes são projetadas com membranas permeáveis como seletivamente, admitindo não apenas água, mas alguns solutos úteis, tais como minerais a planta precisa para sobreviver.
Osmose também desempenha um papel crítico em células vegetais e animais, com os fluidos que flui dentro e para fora da parede da célula para trazer nutrientes e realizar resíduos.
Fluido passa dentro e para fora da membrana semi-permeável, em a osmose, mas geralmente não é um fluxo de líquido num sentido ou noutro, dependendo de que lado da membrana tem uma maior concentração da solutos. É possível alterar o processo da a osmose através da criação de pressão na solução hipertônica.
Quando a pressão torna-se tão intensa que o solvente da solução hipotônico não pode passar através da membrana, ele é conhecido como a pressão osmótica, e que irá impedir a consecução da um estado isotônica.
Os princípios subjacentes a por osmose são a chave para a compreensão de uma grande variedade de conceitos. Por exemplo, a condição médica, por vezes fatal, conhecida como a intoxicação por água ocorre quando pessoas que bebem uma grande quantidade de água muito rapidamente, causando uma diluição da água que flui livremente através dos seus corpos.
Esta solução diluída é capaz de empurrar através das membranas das células, graças à a osmose, e ele pode levar as células a explodir medida que se expandem para acomodar a água. Por outro lado, quando as pessoas tornar-se desidratado, as células murcham e morrem como a água de fluxo livre no corpo torna-se altamente concentrada com solutos, fazendo com que a água flua para fora das células, na tentativa de chegar a um estado isotônica.