Aula Difusao Osmose Tonicidade

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Difusão e Osmose
Biofísica
Flávio Afonso Gonçalves Mourão 
Difusão
Movimento térmico aleatório (movimento Browniano)
2ª lei da termodinâmica
A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado 
termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar 
um valor máximo
“de onde tem mais, vai para onde tem menos”
NaCl – 5%
NaCl – 10%
A difusão depende: 
número, tamanho e forma das partículas
 O número de partículas é considerado na concentração. Quanto 
maior o gradiente de concentração mais rápido é a difusão 
1% 1% 1%
10%5%2%
Os vetores indicam que a velocidade de difusão é proporcional aos gradientes de concentração
Quanto aos volumes, partículas menores se difundem mais rapidamente
Quanto a forma, cilindros difundem mais rapidamente do que esferas
 Tempo: A distância atingida pelas moléculas difundidas é aproximadamente
proporcional ao inverso do quadrado do tempo . 4 ms, atinge 2nm, 9ms atinge 3nm,
16ms atinge 4nm
Coeficiente de difusão (D)
Proporcional à velocidade com que a molécula em difusão pode se mover em meio
circundante. Quanto maior for a molécula, e mais viscoso o meio, menor será D.
É inversamente proporcional ao PM1/2 para pequenas moléculas (PM: peso molecular)
É inversamente proporcional ao PM1/3 para grandes moléculas
D = KT/6πrη
K = constante de boltzman
T = temperatura absoluta
r = raio da macromolécula
η = viscosidade do meio
Diretamente proporcional à energia cinética
da molécula em difusão
É inversamente proporcional 
a viscosidade que a 
molécula experimenta
na difusão e ao raio da 
molécula( ∞ 1/3√PM)
Com o aumento da temperatura a difusão é maior, maior carga cinética
A difusão de uma substância é bem definida pelas leis de Fick. 
A magnitude da difusão através das membranas celulares é 
proporcional à área da membrana e a diferença na concentração da 
substância em difusão dos dois lados
1ª lei :
J = -DA ΔC/ΔX
J = difusão resultante em moles ou gramas por unidade de tempo
D = coeficiente de difusão do soluto na membrana
A = área da membrana
ΔC = diferença de concentração através da membrana
ΔX = espessura da membrana
Osmose
Fenômeno descrito pela primeira vez em 1748 por Abée Nollet como a 
difusão de moléculas do solvente através de uma 
membrana semipermeavel.
Solvente
[C] <--------------> [C]
Membrana semipermeável é definida como sendo uma membrana 
permeável a água, mas impermeável a solutos
O fenômeno ocorre porque a presença de soluto 
diminui o potencial químico da água
Na osmose despreza-se a forma e o volume das partículas para se 
estudar o movimento do soluto e do solvente. Considerando-se apenas 
o nº (concentração) de partículas, o fenômeno pode ser estudado 
através da PRESSÃO que estas exercem.
P = F/A
Mecanismo da osmose: As partículas de soluto e solvente estão em 
constante movimento, chocando-se com as paredes do meio. Esses 
choques são a FORÇA exercida sobre ÁREA.
H2O
Membrana impermeável
π = RT (фic)
π = pressão osmótica
R = Constante dos gazes
T = Temperatura absoluta
Ф = Coeficiente osmótico
i = nº de íons (soluto)
c = concentração molar (soluto)
(фic)
Concentração osmóticamente
efetiva - osmolaridade
Osmose através das membranas
Membrana permeável somente ao solvente
A B
H2O
A
B
H2O
A
B
H2O
Início Durante Fim 
Osmose através das membranas
Membrana permeável ao solvente e lentamente ao soluto
(A) - Glicose 2M / (B) - Glicose 1M
A B
H2O
A
B A B
H2O
Início
2 --------------------------1
G
G
Durante 
X --------------------------X
Fim
1,5 ---------------------1,5
d = densidade do fluido
g = aceleração da gravidade
h = altura
n = número de moles (ou Kmoles)
R = constante dos gases
T = temperatura absoluta
V = volume interno do sistema
Quando o sistema atinge o equilíbrio
Phid = Posm
Phid = dgΔT
Posm = nRT / V 
dgΔT = nRT/ V
8,2 x 10-3 l.atm.K-1.mol-1
8,3 J.K-1.mol-1
8,3X 103 JK-1.Kmol-1
dgΔT = nRT/ V
R = 8,2 x 10-3 l.atm.K-1.mol-1
Exemplo 1: Qual a pressão exercida pelo plasma sanguíneo humano, cuja 
concentração é 0,30osm? A temperatura é 37ºC (273 + 37 = 310K).
π = 0,3 X 8,2 x 10-3 X 3,1x102 = 7,7 atm
1L
AS CÉLULAS BIOLÓGICAS QUANDO
COLOCADAS EM DIFERENTES SOLUÇÕES
Permanecem do 
mesmo tamanho
Plasmólise Comprimem-se
Concentração da
solução externa
Permeabilidade da
membrana celular
H2O H2O
Solução Hipertônica
[0,6 osm]
[O,3 osm]o
Acima / tonus=força
Concentração da
solução externa
Solução hipertônica e hiperosmolar
H2O H2O
Solução Hipotônica
[0,1 osm]
Abaixo / tonus=força
Concentração da
solução externa
Solução hipotônica e hiposmolar
[O,3 osm]o
Permeabilidade da membrana
Relacionado a substâncias que 
penetram livremente na célula
Ex.: ureia, guanidina, acetamina, etc
Ureia
Solução Ureia
[0,3 osm]
Solução Ureia
[0,3 osm]
H2OH2O H2O
H2O
Pressão interna de H2O
Solução hipotônica e isosmolarCélula = [O,3 osm]o
H2O
Permeabilidade da membrana
Relacionado a substâncias que 
penetram livremente na célula
Ex.: ureia, guanidina, acetamina, etc
Solução Ureia [0,3 osm]
NaCl [0,3 osm]
Solução isotônica e hiperosmolar
[ ]i = [ ]e = 0,6 osm
UreiaH2O
H2O
NaCl
NaCl
NaCl
Solução Ureia [0,3 osm]
NaCl [0,3 osm]
H2O
NaCl
NaCl NaCl
Ureia
Ureia
Célula = [O,3 osm]o
Difusão e Osmose em biologia
Importante na geração do potencial de membrana,
transporte passivo de sódio para dentro e potássio para fora
O gradiente de concentração de substâncias nutritivas é
responsável pelo transporte dessas para dentro da célula
Difusão de medicamentos. Anestésicos injetados localmente
em pequenas áreas, se difundem e atingem nervos da
circunvizinhança.