Estrutura da membrana

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Estrutura da membrana plasmática 
O modelo de mosaico fluido da membrana plasmática. Proteínas, lipídios e 
carboidratos da membrana. 
Introdução 
Cada célula do seu corpo é delimitada por uma bolha minúscula de membrana. 
Essa membrana tem a consistência semelhante ao... óleo de salada. A primeira 
vez que li sobre esse fato, não achei muito tranquilizador! O óleo de salada 
parece ser uma barreira muito frágil para se colocar entre uma célula e o resto 
do mundo. Felizmente, a membrana plasmática se mostra muito adaptada para 
o seu trabalho, com a textura de óleo de salada e tudo mais. 
Qual é exatamente a sua função? A membrana plasmática não define apenas 
as bordas da célula, mas também permite que a célula interaja com seu 
ambiente de forma controlada. As células devem ser capazes de excluir, 
absorver e excretar diferentes substâncias, cada uma em quantidades 
específicas. Além disso, devem ser capazes de se comunicar com outras 
células, identificando-se e compartilhando informações. 
Para executar essas funções, a membrana plasmática precisa de lipídios, que 
formam uma barreira semipermeável entre a célula e seu ambiente. Ela 
também precisa de proteínas, que estão envolvidas no transporte através da 
membrana e na comunicação celular, e carboidratos (açúcares e cadeias de 
açúcar), que enfeitam as proteínas e os lipídios e ajudam as células a 
reconhecerem umas às outras. 
Aqui, iremos observar os diferentes componentes da membrana plasmática, 
analisando seus papéis, sua diversidade, e como eles trabalham juntos para 
fazer uma barreira flexível, sensível e segura em torno da célula. 
Modelo do mosaico fluido 
O modelo da estrutura da membrana plasmática aceito atualmente, chamado 
de modelo mosaico fluido, foi proposto pela primeira vez em 1972. Este 
modelo tem evoluído ao longo do tempo, mas ainda fornece uma boa descrição 
básica da estrutura e comportamento das membranas em muitas células. 
De acordo com o modelo de mosaico fluido, a membrana plasmática é um 
mosaico de componentes — principalmente de fosfolipídios, colesterol e 
proteínas — que se movem livremente e com fluidez no plano da membrana. 
Ou seja, um diagrama da membrana (como o do abaixo) é apenas um 
instantâneo de um processo dinâmico em que os fosfolipídios e as proteínas 
estão continuamente deslizando uns entre os outros. 
Curiosamente, esta fluidez significa que se você inserir uma agulha muito fina 
em uma célula, a membrana irá simplesmente fluir ao redor da agulha; e, uma 
vez que a agulha é removida, a membrana irá se reconstituir sem qualquer 
problema. 
 
Imagem da membrana plasmática, mostrando a bicamada fosfolipídica com 
proteínas membranares periféricas e integrais, glicoproteínas (proteínas ligadas 
a um carboidrato), glicolipídios (lipídios ligados a um carboidrato) e moléculas 
de colesterol. 
Imagem adaptada de OpenStax Biology. 
Os principais componentes da membrana plasmática são os lipídios 
(fosfolipídios e colesterol), as proteínas e os grupos de carboidratos que estão 
anexados a alguns lipídios e proteínas. 
 Um fosfolipídio é um lipídio composto por glicerol, duas caudas de ácido 
graxo e uma cabeça com um grupo de cadeias de fosfato. Membranas 
biológicas normalmente envolvem duas camadas de fosfolipídios com suas 
caudas apontando para dentro, uma estrutura chamada de camada dupla de 
fosfolipídio. 
 O colesterol, outro lipídio composto por quatro anéis de carbono interligados, é 
encontrado ao lado dos fosfolipídios no núcleo da membrana. 
 As proteínas das membranas podem se estender parcialmente pela membrana 
plasmática, cruzar a membrana completamente, ou ficar livremente anexadas 
às superfícies de dentro ou de fora. 
 Grupos de carboidrato estão presentes apenas na superfície externa da 
membrana plasmática e estão anexados a proteínas, 
formando glicoproteínas, ou lipídios, formando glicolipídios. 
As proporções de proteínas, lipídios e carboidratos na membrana plasmática 
variam entre tipos de células diferentes. Contudo, para uma célula humana 
normal, as proteínas são responsáveis por cerca de 50 por cento da 
composição da massa, os lipídios (de todos os tipos) são responsáveis por 40 
por cento, e os 10 por cento restantes vêm dos carboidratos. 
Fosfolipídios 
Os fosfolipídios, dispostos em uma bicamada, compõem o tecido básico da 
membrana plasmática. Eles são bem adequados a esta função, porque eles 
são anfifílicos, ou seja, eles têm regiões hidrofílicas e hidrofóbicas. 
 
Estrutura química de um fosfolipídio, mostrando a cabeça hidrofílica e as 
caudas hidrofóbicas. 
Figura: OpenStax Biology. 
A parte hidrofílica, ou com afinidade por água, de um fosfolipídeo é a sua 
cabeça, a qual possui um grupo fosfato carregado negativamente, além de um 
pequeno grupo adicional (de diferentes identidades, "R" no diagrama à 
esquerda), que também pode ser carregado ou polar. A cabeça hidrofílica dos 
fosfolipídios em uma membrana bicamada é voltada para parte externa, 
entrando em contato com o fluido aquoso dentro e fora da célula. Como a água 
é uma molécula polar, ela prontamente forma uma interação eletrostática 
(baseada em carga) com as cabeças dos fosfolípidos. 
A parte hidrofóbica, ou "que tem medo de água", de um fosfolipídio consiste 
em suas cadeias longas e apolares de ácidos graxos. As cadeias de ácidos 
graxos podem facilmente interagir com outras moléculas apolares, mas não 
muito bem com a água. Por causa disso, é mais favorável energeticamente 
para os fosfolipídios colocarem suas cadeias de ácido graxo na parte interna da 
membrana, onde elas estão protegidas da água ao seu redor. A dupla camada 
de fosfolipídios formada por essas interações produz uma boa barreira entre o 
interior e o exterior da célula, porque água e outras substâncias carregadas ou 
polares não podem cruzar facilmente o núcleo hidrofóbico da membrana. 
[A água pode mesmo atravessar a membrana plasmática?] 
 
Imagem de uma micela e um lipossoma. 
Crédito da imagem: Imagem modificada do original por OpenStax Biology, 
original de Mariana Ruiz Villareal. 
Graças a sua natureza anfifílica, os fosfolipídios não são apenas adequados 
para formar uma membrana de camada dupla. Na verdade, isso é algo que 
eles fazem espontaneamente sob as condições certas! Na água ou em 
soluções aquosas, os fosfolipídios tendem a se organizar com suas caudas 
hidrofóbicas voltadas umas para as outras e com suas cabeças hidrofílicas 
voltadas para fora. Se os fosfolipídios tiverem caudas pequenas, eles podem 
formar uma micela (uma pequena esfera de camada única), ao passo que se 
eles tiverem caudas grandes, eles podem formar um lipossoma (uma partícula 
oca com membrana de camada dupla). 
Proteínas 
As proteínas são o segundo maior componente das membranas plasmáticas. 
Há duas categorias principais de proteínas da membrana: integrais e 
periféricas. 
 
Imagem de uma proteína transmembrana de passagem única com uma alfa-
hélice transmembranar e uma proteína transmembrana de três passagens com 
três alfa-hélices transmembranares. 
Crédito da imagem: Imagem modificada do original por OpenStax Biology, 
original de Foobar/Wikimedia Commons. 
As proteínas integrais de membrana são, como seu nome sugere, integradas 
à membrana: elas têm pelo menos uma região hidrofóbica que as ancora no 
interior hidrofóbico da bicamada de fosfolípidos. Algumas estão apenas 
parcialmente ancoradas na membrana, enquanto outras estão inseridas de um 
lado a outro da membrana e estão expostas nos dois lados^11start superscript, 
1, end superscript. As proteínas que se estendem através das duas camadas 
da membrana são chamadas proteínas transmembrana.As porções de uma proteína integral de membrana localizadas dentro da 
membrana são hidrofóbicas, enquanto aquelas que são expostas para o fluido 
extracelular ou para o citoplasma tendem a ser hidrofílicas. As proteínas 
transmembrana podem atravessar a membrana plasmática apenas uma vez ou 
podem ter até doze seções diferentes que atravessam a membrana. Um 
segmento típico que atravessa a membrana consiste de 20 a 25 aminoácidos 
hidrofóbicos dispostos em uma alfa-hélice, embora nem todas as proteínas 
transmembrana se encaixem neste modelo. Algumas proteínas integrais de 
membrana formam um canal que permite que íons ou outras pequenas 
moléculas passem através da membrana, como mostrado abaixo. 
 
Crédito da imagem: "Components and structure: Figure 1," by OpenStax 
College, Biology (CC BY 3.0). 
Proteínas periféricas de membrana são encontradas no exterior e no interior 
das superfícies das membranas, conjugadas tanto às proteínas integrais 
quanto aos fosfolipídeos. Ao contrário das proteínas integrais de membrana, 
proteínas periféricas de membrana não aderem ao interior hidrofóbico da 
membrana, e tendem a ser mais frouxamente ligadas. 
Carboidratos 
Os carboidratos são o terceiro maior componente da membrana plasmática. 
Em geral, eles são encontrados na superfície externa das células e estão 
associados às proteínas (formando as glicoproteínas) ou aos lipídios 
(formando os glicolipídeos). Estas cadeias de carboidratos podem consistir 
em 2-60 unidades de monossacarídeo e podem ser simples ou ramificadas. 
Juntamente às proteínas de membrana, esses carboidratos formam 
marcadores celulares distintos, um tipo de identidade molecular que permite 
que as células reconheçam umas as outras. Esses marcadores são muito 
importantes para o sistema imune, permitindo que células imunitárias 
diferenciem entre as células do organismo, as quais não devem ser atacadas, e 
células ou tecidos estranhos, os quais devem ser atacados. 
Fluidez da membrana 
A estrutura das caudas de ácidos graxos dos fosfolipídios é fundamental na 
determinação das propriedades da membrana, e em particular, em quão fluida 
ela é. 
Ácidos graxos saturados não têm ligações duplas (são saturadas de 
hidrogênios), portanto são relativamente retas. Por outro lado, ácidos 
graxos insaturados contêm uma mais ligações duplas, resultando 
frequentemente em uma curva ou dobra. (Você pode ver um exemplo de uma 
cauda insaturada dobrada no diagrama da estrutura do fosfolipídeo que 
aparece anteriormente neste artigo.) As caudas de ácido graxo saturadas e 
insaturadas se comportam diferentemente de acordo com a temperatura: 
 Em temperaturas mais baixas, as caudas retas dos ácidos graxos podem se 
espremer, criando uma membrana densa e bastante rígida. 
 Fosfolipídeos com caudas insaturadas não podem se unir tão firmemente em 
razão as estruturas encurvadas de suas caudas. Por isso, uma membranas 
contendo fosfolipídeos insaturados vai ficar fluida em temperaturas mais baixas 
do que uma membrana composta de fosfolipídeos saturados . 
A maior parte das membranas celulares contém uma mistura de fosfolipídeos, 
alguns com duas caudas saturadas (retas) e outros com uma cauda saturada e 
outra insaturada (dobrada). Muitos organismos—peixes são um exemplo— 
podem se ajustar fisiologicamente a ambientes frios, alterando a proporção de 
ácidos graxos insaturados em suas membranas. Para mais informações sobre 
ácidos graxos saturados e insaturados, veja o artigo sobre lipídios. 
Além dos fosfolipídios, os animais têm um componente adicional da membrana 
que ajuda a manter a fluidez. O colesterol , outro tipo de lipídio que está 
incorporado entre os fosfolipídios da membrana, ajuda a minimizar os efeitos 
da temperatura na fluidez. 
 
Crédito da imagem: "Cholesterol," by BorisTM (domínio público). 
Em temperaturas baixas, o colesterol aumenta sua fluidez evitando que os 
fosfolipídios fiquem firmemente juntos , enquanto em altas temperaturas, ele 
reduz a fluidez^{3,4}3,4start superscript, 3, comma, 4, end superscript. Desta 
forma, o colesterol aumenta a amplitude da temperaturas em que uma 
membrana mantém uma fluidez funcional e saudável. 
Os componentes da membrana plasmática 
Componente Localização 
Fosfolipídios Tecido principal da membrana 
Colesterol Localizado entre as caudas hidrofóbicas da membrana 
Proteínas 
integrais 
Inseridas na dupla camada de fosfolipídio; podem ou não 
se estender a ambas as camadas 
Proteínas 
periféricas 
Na superfície interna ou externa da dupla camada de 
fosfolipídio, mas não incorporadas a seu núcleo hidrofóbico 
Carboidratos 
Anexados a proteínas e lipídios no lado extracelular da 
membrana (formando glicoproteínas e glicolipídios) 
 
 
Osmose e tonicidade 
 
Introdução 
Já se esqueceu de molhar uma planta por alguns dias e depois voltou para 
encontrar murcha, sua rúcula uma vez exuberante? Se já, então você já sabe 
que o equilíbrio hídrico é muito importante para as plantas. Uma planta murcha 
porque a água se move para fora de suas células diminuindo a pressão 
interna—chamada de pressão de turgor—que normalmente sustenta a planta. 
Por que a água sai da célula? A quantidade de água fora das células diminui 
conforme a planta perde água, no entanto a quantidade de íons e outras 
partículas permanece a mesma no espaço exterior às células. Esse aumento 
na concentração do soluto, ou partículas dissolvidas, puxa a água das células 
para o espaço extracelular, em um processo conhecido como osmose. 
Formalmente, osmose é o movimento da água através de uma membrana 
semipermeável, de um meio de mais baixa concentração de soluto para um 
meio de mais alta concentração de soluto. De primeira pode parecer estranho, 
já que geralmente falamos da difusão do solutos que estão dissolvidos na água 
e não propriamente do movimento da água. No entanto, a osmose é 
fundamental em vários processos biológicos e frequentemente ocorre ao 
mesmo tempo em que os solutos difundem-se ou são transportados. Aqui, 
vamos examinar em maior detalhe como a osmose funciona, além de seu 
papel no equilíbrio hídrico das células. 
Como funciona 
Por que a água se move de áreas onde os solutos são menos concentrados 
para áreas onde são mais concentrados? 
Na verdade, essa é uma questão complicada. De forma a respondê-la, vamos 
voltar atrás e refrescar nossas memórias sobre o porquê de acontecer a 
difusão. Na difusão, as moléculas se movem de uma região de alta 
concentração para outra de baixa concentração - não que sejam conscientes 
de seus arredores, mas simplesmente por resultado das probabilidades. 
Quando uma substância está na forma de gás ou líquido, suas moléculas 
estarão em movimento constante e aleatório, saltando e deslizando umas 
sobre as outras. Se há muitas moléculas de uma substância no compartimento 
A e nenhuma molécula da substância no compartimento B, então é bastante 
improvável—impossível, na realidade - que uma molécula mova-se 
aleatoriamente de B para A. Por outro lado, é extremamente provável que uma 
molécula mova-se de A para B. Podemos imaginar todas aquelas moléculas 
agitadas no compartimento A e algumas delas saltando para o compartimento 
B. Portanto, o movimento das moléculas ocorre de A para B e assim será até 
as concentrações se tornarem iguais. 
No caso da osmose, pode-se mais uma vez imaginar moléculas - desta vez, 
moléculas de água - em dois compartimentos separados por uma membrana. 
Se nenhum dos compartimentos contiver soluto, então as moléculas de água 
terão probabilidades iguais de se moverem em ambas as direções entre os 
compartimentos. Contudo, se adicionarmos soluto em um dos compartimentos,isto afetará a probabilidade de as moléculas de água se moverem para fora 
desse compartimento e para dentro do outro - especificamente isto reduzirá a 
probabilidade. 
Por que é assim? Existem algumas diferentes explicações que cabem aqui. 
Aquela que parece ter o melhor apoio científico envolve moléculas do soluto 
ricocheteando na membrana e fisicamente deslocando as moléculas de água 
para trás, tornando-as menos propensas a atravessar a membrana. 
Independentemente dos mecanismos exatos envolvidos, o ponto principal é 
que quanto mais soluto contido na água, menos apta a atravessar a membrana 
até um compartimento adjacente ela será. Isso resulta em um fluxo de água de 
regiões de baixa concentração de soluto para regiões de maior concentração 
de soluto. 
 
Ilustração da osmose. Um béquer é dividido na metade por uma membrana 
semi-permeável. Na imagem da esquerda - início, o nível da água é igual em 
ambos os lados, mas há menos partículas de soluto no lado esquerdo do que 
no direito. Na imagem da direita - final, houve um movimento resultante da 
água da área de menor para a área de maior concentração de soluto. O nível 
da água no lado esquerdo é agora menor do que o nível da água no lado direito 
e as concentrações de soluto nos dois compartimentos são mais semelhantes. 
Crédito da imagem: OpenStax Biology 
Esse processo é ilustrado no exemplo do béquer acima, no qual haverá fluxo 
de água do compartimento da esquerda para o compartimento da direita até 
que as concentrações de soluto estejam próximas do equilíbrio. Note que 
nesse caso elas não ficarão perfeitamente iguais pois a pressão hidrostática 
exercida pela coluna elevada de água à direita se opõe à pressão osmótica 
criando um equilíbrio que não é suficiente para ter concentrações iguais. 
Tonicidade 
A capacidade de uma solução extracelular de fazer a água mover-se para 
dentro ou para fora de uma célula por osmose é chamada de tonicidade. A 
tonicidade de uma solução está relacionada à sua osmolaridade, que é a 
concentração total de todos os solutos na solução. Uma solução de baixa 
osmolaridade tem menos partículas de soluto por litro de solução, enquanto 
uma solução de alta osmolaridade tem mais partículas de soluto por litro de 
solução. Quando soluções de diferentes osmolaridades são separadas por uma 
membrana permeável à água, mas não ao soluto, a água se moverá do lado 
com menor osmolaridade para o lado com maior osmolaridade. 
Os três termos — hipotônico, isotônico e hipertônico — são usados para 
comparar a osmolaridade de uma célula com a osmolaridade do fluido 
extracelular ao seu redor. 
Nota: Quando usamos estes termos, estamos considerando apenas solutos 
que não podem passar pela membrana. 
 Se o fluido extracelular tem osmolaridade menor do que o fluido dentro da 
célula, ele será hipotônico — hipo significa menos que — em relação à célula, 
e o fluxo resultante de água será para dentro da célula. 
 No caso contrário, se o fluido extracelular tem uma osmolaridade maior do que 
o citoplasma da célula, ele será hipertônico — hiper significa maior do que — 
em relação à célula e a água deixará a célula para a região de maior 
concentração de soluto. 
 Numa solução isotônica — iso significa igual — o fluido extracelular tem a 
mesma osmolaridade que a célula, e não haverá movimento resultante da água 
para dentro ou fora da célula. 
Hipotônico, hipertônico e isotônico são termos relativos. Isto é, eles descrevem 
como uma solução se compara à outra em termos de osmolaridade. Por 
exemplo, se o fluido dentro da célula tem uma osmolaridade, concentração de 
soluto, maior do que o fluido extracelular, o interior da célula é hipertônico em 
relação ao fluido extracelular e este é hipotônico em relação ao interior da 
célula. 
Tonicidade em sistemas vivos 
Se uma célula é colocada em uma solução hipertônica, a água sairá da célula, 
e esta irá encolher. Em um ambiente isotônico, as concentrações relativas de 
soluto e água são iguais dos dois lados da membrana. Não há movimento 
resultante de água, portanto não há mudança no tamanho da célula. Quando 
uma célula é colocada em um meio hipotônico, a água entrará na célula, e a 
célula inchará. 
 
Imagem de hemácias em solução hipertônica (enrugadas), solução isotônica 
(normais) e hipotônicas (inchadas e rompendo-se). 
Crédito da imagem: Mariana Ruiz Villareal 
No caso de uma hemácia, as condições isotônicas são ideais, e o organismo 
tem sistemas homeostáticos (manutenção da estabilidade) para assegurar que 
essas condições permaneçam constantes. Se colocada em uma solução 
hipotônica, a hemácia incha e pode explodir, enquanto que em uma solução 
hipertônica, ela murcha— tornando o citoplasma denso e concentrado — e 
pode morrer. 
No caso de uma célula vegetal, no entanto, uma solução hipotônica 
extracelular é ideal. A membrana plasmática só pode expandir até o limite da 
parede celular rígida, assim a célula não vai estourar ou sofrer lise. De fato, o 
citoplasma em plantas é geralmente um pouco hipertônico em relação ao meio 
celular, e água vai entrar na célula até sua pressão interna — pressão de 
turgor — impedir o influxo adicional. 
Manter esse equilíbrio de água e solutos é muito importante para a saúde da 
planta. Se uma planta não é regada, o fluido extracelular se tornará isotônico 
ou hipertônico, fazendo com que a água deixe as células da planta. Isso resulta 
na perda da pressão de turgor, que você provavelmente já viu em uma planta 
murchando. Sob condições hipertônicas, a membrana celular pode se descolar 
da parede e comprimir o citoplasma, um estado chamado plasmólise(painel 
esquerdo abaixo). 
 
Imagem de uma célula de planta sob condições hipertônicas 
(plasmolisada/enrugada), condições isotônicas (não completamente cheia, não 
totalmente pressionada contra a parede da célula), e condições hipotônicas 
(firmemente pressionada contra a parede celular, estado normal). 
Crédito da imagem: OpenStax Biology, modificação do trabalho de Mariana 
Ruiz Villareal 
A tonicidade é uma preocupação para todos as coisas vivas, particularmente 
aquelas que não têm paredes celulares rígidas e vivem em meios hiper- ou 
hipotônico. Por exemplo, paramécios — mostrados abaixo — e amebas, que 
são protistas que não possuem paredes celulares, podem ter estruturas 
especializadas chamadas de vacúolos contráteis. Um vacúolo contrátil coleta o 
excesso de água da célula e bombeia para fora, evitando que a célula se 
rompa conforme ela absorve água de seu meio hipotônico. 
Difusão e transporte passivo 
Abrange a permeabilidade seletiva das membranas, difusão e difusão facilitada 
(incluindo canais e proteínas transportadoras). 
 
Introdução 
Você já passou pela segurança de um aeroporto alguma vez? Caso já tenha 
passado por essa experiência, você provavelmente notou que ela foi 
cuidadosamente organizada para deixar algumas coisas passarem (tais como 
passageiros com bilhetes) e manter outras fora (como armas, explosivos e 
garrafas d'água). Comissários de bordo, comandantes e funcionários do 
aeroporto passam rapidamente por um canal especial, enquanto os 
passageiros regulares passam mais lentamente, às vezes com uma longa 
espera na fila. 
Em muitos aspectos, a segurança do aeroporto se assemelha bastante à 
membrana plasmática de uma célula. As membranas celulares 
são seletivamente permeáveis, pois controlam quais substâncias podem 
passar e o quanto de cada substância pode entrar e sair em um tempo 
determinado. A permeabilidade seletiva das células é essencial para que sejam 
capazes de obter nutrientes, eliminar resíduos e manter um meio interno 
estável distinto do meio em que se encontram(manter a homeostase). 
Os mais simples meios de transporte através de membranas são os 
passivos. O transporte passivo não requer que a célula despenda energia e 
está relacionado à difusão de uma substância a favor de seu gradiente de 
concentração, através de uma membrana. O gradiente de concentração é a 
região do espaço na qual a concentração de uma substância varia; as 
substâncias naturalmente se movem a favor de seus gradientes, de uma área 
de mais alta concentração para outra de mais baixa concentração. 
Nas células, algumas moléculas podem deslocar-se a favor de seus gradientes 
de concentração atravessando diretamente a porção lipídica da membrana, ao 
passo que outras precisam passar através de proteínas da membrana em um 
processo chamado de difusão facilitada. Vamos examinar em maior detalhe a 
permeabilidade da membrana e os diferentes modos de transporte passivo. 
Permeabilidade seletiva 
Os fosfolipídios da membrana plasmática são anfipáticos: possuem regiões 
tanto hidrofílicas (atração por água) quanto hidrofóbicas (aversão a água). A 
porção interna hidrofóbica da membrana plasmática favorece o fluxo de alguns 
materiais ao mesmo tempo que impede a passagem de outros através da 
membrana. 
 
 
Moléculas polares e com carga têm muito mais problemas para atravessar a 
membrana. As moléculas polares conseguem interagir facilmente com a face 
externa da membrana, onde se localiza o grupo de cabeças com carga 
negativa, no entanto, possuem dificuldade em atravessar o interior hidrofóbico. 
Moléculas de água, por exemplo, não são capazes de atravessar a membrana 
rapidamente (embora consigam atravessar em taxas lentas, em função de seu 
tamanho diminuto e ausência de carga). 
Além disso, mesmo que íons pequenos tenham tamanhos apropriados para a 
deslizar através da membrana, suas cargas os impedem de fazê-lo. O que 
significa que íons como sódio, potássio, cálcio e cloreto não são capazes de 
atravessar membranas por simples difusão em nenhum grau significativo e 
que, em vez disso, precisam ser transportados por proteínas especializadas 
(sobre as quais discutiremos posteriormente). Moléculas polares e carregadas 
de tamanhos maiores, como carboidratos e aminoácidos, também precisam do 
auxílio de proteínas para passar pela membrana de maneira eficiente. 
Difusão 
No processo de difusão, uma substância tende a mover-se de uma área de 
alta concentração para uma área de baixa concentração, até que sua 
concentração se torne igual ao longo de um espaço. Por exemplo, imagine 
alguém abrindo o frasco de um produto de limpeza que contém amônia no 
meio de uma sala. As moléculas de amônia inicialmente estarão mais 
concentradas onde a pessoa abriu o frasco, com nenhuma ou poucas 
moléculas nas laterais da sala. Gradualmente, as moléculas de amônia serão 
difundidas, ou se espalharão, para longe do lugar onde foram liberadas, e, 
finalmente, você será capaz de sentir o cheiro de amônia nas laterais da sala. 
Por fim, se o frasco é tampado e o quarto está fechado, as moléculas de 
amônia estarão distribuídas de forma homogênea por todo o seu volume. 
O mesmo acontece com qualquer tipo de molécula: assim como uma 
população, elas tendem a se mover de uma área onde estão mais 
concentradas para uma área onde estão menos concentradas. Para entender, 
imagine uma área na qual as moléculas estão mais concentradas (por 
exemplo, onde a amônia acabou de ser liberada) e uma área na qual estão 
menos concentradas (os arredores da sala). Já que existem muitas moléculas 
de amônia na área concentrada, é bastante provável que uma delas mova-se 
na direção da área não-concentrada. No entanto, já que existem poucas 
moléculas de amônia na área não-concentrada, é bastante improvável que o 
inverso aconteça. 
Portanto, ao longo do tempo, o fluxo de moléculas será da área mais 
concentrada para a área menos concentrada até que as concentrações se 
tornem iguais (nesse ponto, é igualmente provável que a molécula se mova em 
qualquer direção). Esse processo não requer qualquer entrada de energia; de 
fato, o próprio gradiente de concentração é uma forma de energia armazenada 
(potencial), a qual é usada ao equalizarem-se as concentrações. 
 
As moléculas podem se mover através do hialoplasma da célula por difusão, e 
algumas moléculas também se difundem através da membrana plasmática 
(como mostrado na imagem acima). Cada substância em uma solução ou 
espaço tem seu próprio gradiente de concentração, independentemente dos 
gradientes de concentração de outros materiais, e será difundida de acordo 
com seu gradiente. Se os outros fatores são iguais, um gradiente de 
concentração mais forte (maior diferença de concentração entre regiões) 
resulta em difusão mais rápida. Assim, em uma única célula, pode haver 
diferentes taxas e direções de difusão de moléculas diferentes. Por exemplo, o 
oxigênio pode se mover para dentro da célula por difusão, enquanto, ao 
mesmo tempo, o dióxido de carbono pode sair, obedecendo seu próprio 
gradiente de concentração. 
Difusão facilitada 
Algumas moléculas, como o dióxido de carbono e o oxigênio, conseguem se 
difundir diretamente através da membrana plasmática, mas outras precisam de 
auxílio para atravessar a região interna hidrofóbica. Na difusão facilitada, as 
moléculas difundem-se através da membrana plasmática com o auxílio de 
proteínas da membrana, tais como os canais e as proteínas carreadoras. 
O gradiente de concentração dessas moléculas existe, portanto elas têm o 
potencial para se difundir para dentro (ou para fora) da célula. No entanto, em 
razão de serem polares ou possuírem carga, não conseguem atravessar a 
parte dos fosfolipídios sem auxílio. Proteínas facilitadoras de transporte 
protegem essas moléculas da parte hidrofóbica da membrana, disponibilizando 
uma rota por onde podem passar. As duas principais classes de proteínas 
facilitadoras de transporte são os canais e as proteínas carreadoras. 
Proteínas de canal 
Proteínas de canal estendem-se pela membrana e formam túneis hidrofílicos 
através dela, permitindo que suas moléculas alvo atravessem por difusão. 
Canais são muito seletivos e aceitarão somente um tipo de molécula (ou 
algumas poucas moléculas estreitamente relacionadas) para transporte. A 
passagem através de uma proteína de canal possibilita que compostos polares 
e com carga elétrica evitem o centro hidrofóbico da membrana plasmática, que 
de outra forma reduziria ou bloquearia sua entrada na célula. 
 
Aquaporinas são proteínas de canal que permitem que a água atravesse a 
membrana muito rapidamente e que desempenham funções importantes nas 
células vegetais, nas hemácias e em algumas partes dos rins (onde minimizam 
a quantidade de água perdida como urina). 
Algumas proteínas de canal ficam abertas o tempo todo, mas outras têm um 
mecanismo de abertura e fechamento, o que significa que o canal pode abrir ou 
fechar em resposta a um sinal específico (como um sinal elétrico ou a ligação a 
uma molécula). Células envolvidas na transmissão de sinais elétricos, como 
células nervosas e musculares, têm canais iônicos dependentes de voltagem 
de sódio, potássio e cálcio em suas membranas. A abertura e o fechamento 
desses canais e as mudanças resultantes nos níveis de íons no interior da 
célula desempenham um importante papel na transmissão elétrica através das 
membranas (em células nervosas) e na contração muscular (em células 
musculares). 
Proteínas carreadoras 
Uma outra classe de proteínas transmembrana envolvidas no transporte 
facilitado é formados pelas proteínas carreadoras. Proteínas carreadoras 
podem modificar sua forma para mover uma molécula-alvo de um lado damembrana para o outro. 
 
Assim como as proteínas de canal, as carreadoras são tipicamente seletivas 
para uma ou algumas poucas substâncias. Geralmente, elas alteram a própria 
forma em resposta à ligação de sua molécula-alvo e a mudança na forma é que 
move a molécula para o lado oposto da membrana. As proteínas carreadoras 
envolvidas na difusão facilitada simplesmente proporcionam às moléculas 
hidrofílicas um caminho para que possam se mover a favor de um gradiente de 
concentração existente (em vez de atuar como bombas). 
Proteínas de canal e proteínas carreadoras transportam materiais em 
velocidades diferentes. No geral, as proteínas de canal transportam moléculas 
muito mais rapidamente do que as proteínas carreadoras. Isso ocorre porque 
proteínas de canais são apenas túneis; diferente das carreadoras, elas não tem 
que alterar a forma e voltar ao padrão toda vez que moverem uma molécula. 
Uma proteína de canal típica pode facilitar a difusão a uma taxa de dezenas de 
milhões de moléculas por segundo, ao passo que uma proteína carreadora 
pode trabalhar a uma taxa de aproximadamente mil moléculas por segundo. 
 
 
 
Transporte ativo 
Gradientes eletromecânicos e o potencial de membrana. Transporte ativo 
primário e secundário. Bomba Na+/K+. 
Introdução 
Transporte passivo é uma ótima estratégia para mover moléculas para dentro 
ou para fora da célula. É barato, fácil e tudo que as células precisam fazer é 
parar e deixar as moléculas se difundirem. Mas, ele também não funciona em 
todas as situações. Por exemplo, suponha que o açúcar glicose seja mais 
concentrado no interior da célula do que no exterior. Se a célula precisar de 
mais açúcar para seus processos metabólicos, como ela pode obter esse 
açúcar? 
Aqui, a célula não pode importar glicose gratuitamente usando difusão, porque 
a tendência natural da glicose é de difundir-se para fora, ao invés de fluir 
para dentro. Em vez disso, a célula precisa trazer mais moléculas de glicose 
via transporte ativo. No transporte ativo, ao contrário do transporte passivo, a 
célula gasta energia (por exemplo, sob a forma de ATP) para mover uma 
substância contra seu gradiente de concentração. 
Aqui, nós iremos olhar mais detalhadamente para os gradientes moleculares 
que existem através das membranas celulares, como eles podem ajudar ou 
atrapalhar o transporte, e como os mecanismos de transporte ativo permitem 
às moléculas moverem-se contra seus gradientes. 
Gradientes eletroquímicos 
Já discutimos gradientes de concentração simples, nos quais uma substância é 
encontrada em concentrações diferentes numa região do espaço ou em lados 
opostos de uma membrana. No entanto, devido à capacidade dos átomos e 
moléculas formarem íons e carregar cargas elétricas positivas ou negativas, 
também pode haver um gradiente elétrico ou diferenças de carga, através de 
uma membrana plasmática. Na verdade, as células vivas tipicamente possuem 
o que é chamado um potencial da membrana, uma diferença de potencial 
elétrico (voltagem) através de sua membrana celular. 
 
Imagem representando a distribuição de cargas e íons através da membrana 
de uma célula típica. Em geral, há mais cargas positivas no exterior da 
membrana que no interior. A concentração de íons de sódio é menor dentro da 
célula que no fluido extracelular, enquanto que o inverso é verdadeiro para os 
íons de potássio. 
Crédito da Imagem: imagem obtida de OpenStax Biology, original de 
Synaptitude/Wikimedia Commons. 
Uma diferença de potencial elétrico existe sempre que houver uma separação 
de cargas no espaço. No caso da célula, cargas negativas e positivas são 
separadas pela barreira da membrana celular, com o interior da célula tendo 
cargas negativas a mais que as do exterior. O potencial da membrana de uma 
célula típica é de -40 a -80 milivolts, com o sinal de menos significando que o 
interior da célula é mais negativo que o exterior. A célula mantém ativamente 
seu potencial da membrana, e veremos como ele se forma na seção sobre a 
bomba de potássio (abaixo). 
Como um exemplo de como o potencial de membrana pode afetar o movimento 
dos íons, vamos ver os íons de sódio e potássio. Em geral, o interior de uma 
célula tem concentração maior de potássio (K+) e uma concentração menor de 
sódio (Na+) do que o fluido extracelular ao seu redor. 
 Se os íons de sódio estão fora da célula, eles tenderão a se mover para dentro 
da célula com base tanto em seu gradiente de concentração (a concentração 
menor de Na+ na célula) quanto na voltagem através da membrana (a carga 
mais negativa no interior da membrana). 
 Como K+ é positivo, a voltagem através da membrana vai encorajar seu 
movimento para dentro da célula, mas seu gradiente de concentração vai 
tender a empurrá-la para fora da célula (em direção à região de concentração 
mais baixa). As concentrações finais de potássio nos dois lados da membrana 
serão um equilíbrio entre estas duas forças opostas. 
A combinação do gradiente de concentração e da voltagem que afetam o 
movimento de um íon é chamada de gradiente eletroquímico. 
Transporte ativo: movendo-se contra um gradiente 
Para mover substâncias contra um gradiente de concentração ou 
eletroquímico, uma célula precisa gastar energia. Os mecanismos de 
transporte ativo fazem exatamente isto, despendendo energia (muitas vezes na 
forma de ATP) para manter a concentração certa de íons e moléculas nas 
células vivas. De fato, as células gastam muito da energia que elas coletam no 
metabolismo, para manter seus processos de transporte ativo funcionando. Por 
exemplo, a maior parte da energia das células vermelhas do sangue é usada 
para manter os níveis internos de sódio e potássio que diferem dos níveis do 
ambiente ao seu redor. 
Os mecanismos de transporte ativo podem ser divididos em duas 
categorias. Transporte ativo primário que usa diretamente uma fonte de 
energia química (por exemplo, o ATP) para mover as moléculas através da 
membrana contra seu gradiente. O transporte ativo secundário (co-
transporte), por outro lado, usa um gradiente eletro-químico - gerado pelo 
transporte ativo - como fonte de energia para mover moléculas contra seu 
gradiente, e assim não requer uma fonte química de energia como o ATP. 
Veremos abaixo cada tipo de transporte ativo em detalhes 
Transporte ativo primário 
Uma das bombas mais importantes das células animais é a bomba de sódio-
potássio, que move Na+ para fora das células, e K+ para dentro. Como o 
processo de transporte usa ATP como fonte de energia, ele é considerado um 
exemplo de transporte ativo primário. 
A bomba sódio-potássio não apenas mantém as concentrações apropriadas de 
Na+ e K+ nas células vivas, como também desempenha um papel importante 
na geração de voltagem através da membrana celular dos animais. Bombas 
como esta, que estão envolvidas no estabelecimento e manutenção da 
voltagem das membranas, também são conhecidas como bombas 
eletrogênicas. A bomba eletrogênica primária das plantas bombeia íons de 
hidrogênio (H+) ao invés de sódio e potássio. 
O ciclo da bomba de sódio-potássio 
 
Figura mostrando o ciclo de transporte da bomba de sódio-potássio. 
Crédito da Imagem: OpenStax Biology. Imagem modificada do original por 
Mariana Ruiz Villareal. 
A bomba sódio-potássio transporta sódio para fora e potássio para dentro da 
célula num ciclo repetitivo de variações da conformação. Em cada ciclo, três 
íons de sódio deixam a célula, enquanto dois íons de potássio entram. Esse 
processo ocorre nas seguintes etapas: 
1. No início, a bomba está aberta para o interior da célula. Nessa forma, a bomba 
realmente quer ligar (tem uma grande afinidade pelos)íons de sódio e vai usar 
três deles. 
2. Quando os íons de sódio ligam-se, disparam a bomba para a hidrólise (quebra) 
do ATP. Um grupo fosfato do ATP é anexado à bomba, que é então chamada 
de fosforilada. O ADP é liberado como um sub-produto. 
3. A fosforilação faz a forma da bomba mudar, reorientando-se para abrir na 
direção do espaço extracelular. Nessa conformação, a bomba deixa de ligar-se 
aos íons de sódio (fica com baixa afinidade a eles), e então três íons de sódio 
são liberados para fora da célula. 
4. Em sua forma voltada para fora, a bomba muda de partido e, agora, gosta 
muito de se ligar (tem alta afinidade) aos íons de potássio. Ela vai se ligar a 
dois deles, e isso aciona a remoção do grupo fosfato ligado à bomba na etapa 
2. 
5. Com a saída do grupo fosfato, a bomba vai mudar de volta para sua forma 
original, abrindo-se em direção ao interior da célula. 
6. Na sua forma direcionada para o interior, a bomba perde seu interesse (tem 
baixa afinidade) pelos íons de potássio e portanto dois íons de potássio são 
liberados dentro do citoplasma. A bomba agora está de volta ao que era na 
etapa 1 e o ciclo pode começar novamente. 
Isto pode parecer um ciclo complicado, mas apenas envolve a ida e a volta da 
proteína entre as duas formas: uma forma voltada para dentro com alta 
afinidade por sódio (e baixa afinidade por potássio) e a outra forma voltada 
para fora, com alta afinidade por potássio (e baixa afinidade por sódio). A 
proteína pode alternar entre essas duas formas pela adição ou remoção de um 
grupo fosfato, o qual, por sua vez, é controlado pela ligação dos íons a serem 
transportados. 
Como a bomba de sódio-potássio gera o potencial de membrana 
Como, exatamente a bomba sódio potássio estabelece uma voltagem através 
da membrana? É tentador simplificar com um argumento baseado na 
estequiometria: para cada três íons de sódio que se movem para fora, apenas 
dois íons de potássio movem-se para dentro, resultando num interior celular 
mais negativo. Enquanto esta proporção de carga torna o interior celular 
ligeiramente mais negativo, na realidade ele representa apenas uma minúscula 
fração do efeito da bomba sódio potássio no potencial da membrana. 
Em vez disso, a bomba sódio-potássio age principalmente pela construção de 
uma elevada concentração de íons de potássio dentro da célula, que faz o 
gradiente de concentração de potássio ficar bem acentuado. O gradiente é 
acentuado o suficiente para que os íons de potássio movam-se para fora da 
célula (pelos canais), apesar da crescente carga negativa no interior. Esse 
processo continua até que a voltagem através da membrana seja grande o 
suficiente para contrabalançar o gradiente de concentração do potássio. Nesse 
ponto de equilíbrio, o interior da membrana fica negativo em relação ao 
exterior. Esta voltagem será mantida enquanto a concentração K+ na célula 
estiver alta, mas irá desaparecer se o K+ parar de ser importado. 
Para mais explicações sobre como a voltagem através da membrana se 
estabelece, dê uma olhada no artigo sobre o potencial da membrana na seção 
de neurobiologia. 
Transporte ativo secundário 
Os gradientes eletroquímicos instituídos pelo transporte ativo primário 
armazenam energia, que pode ser liberada conforme os íons movem-se 
novamente a favor de seu gradiente. O transporte ativo secundário usa a 
energia armazenada nesses gradientes, para mover outras substâncias contra 
seus próprios gradientes. 
Um exemplo: vamos supor que temos uma elevada concentração de íons de 
sódio no espaço intracelular (graças ao árduo trabalho da bomba sódio-
potássio). Se uma rota, como uma proteína de canal ou carreadora estiverem 
disponíveis, os íons de sódio irão se mover a favor de seu gradiente de 
concentração e retornar ao interior da célula. 
No transporte ativo secundário, o movimento dos íons de sódio a favor do seu 
gradiente de concentração está associado ao transporte contra o gradiente de 
concentração de outras substâncias por uma proteína carreadora 
compartilhada (uma co-transportadora). Por exemplo, na figura abaixo, a 
proteína carreadora deixa os íons de sódio moverem-se a favor do seu 
gradiente, mas simultaneamente traz uma molécula de glicose, contra seu 
gradiente de concentração, para dentro da célula. A proteína carreadora usa 
energia do gradiente de sódio para dirigir o transporte das moléculas de 
glicose. 
 
Diagrama de um cotransportador de sódio-glicose, que usa a energia 
armazenada em um gradiente de íons de sódio para transportar a glicose 
"morro acima" contra seu gradiente. O cotransportador realiza isso acoplando 
fisicamente o transporte da glicose ao movimento de íons de sódio a favor de 
seu gradiente de concentração. 
Imagem modificada de "Active transport: Figure 4," por OpenStax College, 
Biology (CC BY 3.0) e "Scheme secondary transport," por Mariana Ruiz 
Villareal (domínio público). 
No transporte ativo secundário, as duas moléculas sendo transportadas podem 
mover-se tanto na mesma direção (i.e., ambas para dentro da célula), ou em 
direções opostas (i.e., uma para dentro e outra para fora da célula). Quando 
elas se movem na mesma direção, a proteína que as transporta é chamada 
de simportador, enquanto que se elas se movem em direções opostas, a 
proteína é chamada de antiportador. 
 
Diagrama simples de um simportador (carregando duas moléculas na mesma 
direção) e de um antiportador (carregando duas moléculas em direções 
opostas). 
Imagem adaptada de OpenStax Biology. Imagem original de Lupask/Wikimedia 
Commons. 
 
 
 
 
Espectroscopia: interação entre luz e matéria 
Como o UV-Vis e a radiação IR podem ser usados para determinar a estrutura 
química e concentrações das soluções. 
Introdução à espectroscopia 
Os químicos estudam como as diferentes formas de radiação eletromagnética 
interagem com átomos e moléculas. Esta interação é chamada 
de espectroscopia. Assim como há diversos tipos de radiação eletromagnética, 
há vários tipos de espectroscopia, dependendo da frequência de luz que 
estivermos utilizando. Vamos começar nossa discussão analisando a 
Espectroscopia UV-Vis, ou seja, aquilo que ocorre nos átomos e moléculas 
quando os fótons das regiões UV e visível no espectro (comprimentos de onda 
de cerca de 10−700 nm) são absorvidos ou emitidos. 
Espectroscopia UV-Vis 
Já falamos sobre como os átomos e as moléculas podem absorver fótons, 
consequentemente, absorvendo sua energia. Dependendo da energia do fóton 
absorvido ou emitido, diferentes fenômenos podem ser observados. Vamos 
começar analisando um caso mais simples sobre o que acontece quando um 
átomo de hidrogênio absorve luz na região UV ou visível do espectro 
eletromagnético. 
Quando um átomo absorve um fóton de UV ou de luz visível, a energia desse 
fóton pode excitar um dos elétrons desse átomo para um nível energético mais 
alto. Este movimento de um elétron de um nível energético mais baixo para um 
nível energético mais alto, ou de um nível mais alto de volta para um nível mais 
baixo é chamado de transição. Para que uma transição ocorra, a energia do 
fóton absorvido deve ser maior ou igual à diferença de energia entre 
os 222 níveis energéticos. No entanto, quando o elétron está no nível 
energético mais alto e excitado, ele ocupa uma posição mais instável em 
comparação ao seu estado anterior, mais relaxado. Sendo assim, o elétron vai, 
rapidamente, voltar para o nível energético mais baixo. Ao fazer isso, ele emite 
um fóton com uma energia igual à diferença dos níveis energéticos. (Para 
visualizar isso melhor, este vídeo do YouTube mostra um excelente 
exemplo: https://www.youtube.com/watch?v=4jyfi28i928)As transições dos níveis energéticos mais altos para o segundo nível 
energético em um átomo de hidrogênio são conhecidas como série de Balmer. 
Quanto maior a distância entre os níveis energéticos, maior a frequência do 
fóton emitido à medida que o elétron volta para o estado de energia mais baixo. 
Elétrons excitados voltam para o 2º nível energético de um átomo de 
hidrogênio e emitem fótons de diferentes frequências e, sendo assim, de 
diferentes cores de luz. 
No diagrama acima, nós temos uma imagem simplificada de algumas 
transições de diferentes níveis de energia possíveis para o nosso átomo de 
hidrogênio. Perceba que quanto maior for a transição entre níveis de energia, 
mais energia é absorvida/emitida. Portanto, fótons de maior frequência são 
associadas com maiores transições de energia. Por exemplo, quando um 
elétron cai do terceiro nível de energia para o segundo nível de energia, ele 
emite um fóton de luz vermelha (comprimento em torno de 700nm); no entanto, 
quando um elétron caí do sexto nível de energia para o segundo nível de 
energia (uma transição maior), ele emite um fóton de luz roxa (comprimento em 
torno de 400nm), de maior em frequência (e, portanto, maior em energia) do 
que a luz vermelha. 
As transições de energia dos elétrons de cada elemento são únicas e 
diferentes umas das outras. Portanto, analisando as cores de luz emitidas por 
um determinado átomo, podemos identificar tal elemento com base em seu 
espectro de emissão. A imagem abaixo mostra alguns exemplos de espectros 
de emissão de alguns elementos comuns: 
 
Espectros de emissão atômica para H, He, N, O, Ar, Ne, Xe e Hg. 
Espectros de emissão atômica de diversos elementos. Cada faixa de cada 
espectro corresponde a uma transição única entre os níveis energéticos de um 
átomo. Imagem do Rochester Institute of Technology, CC BY-NC-SA 2.0. 
Como cada espectro de emissão é único para o elemento, podemos entendê-
los como a "impressão digital" de cada elemento. As faixas indicam os 
comprimentos de onda de luz específicos emitidos quando os elétrons de cada 
elemento saem do estado excitado para um estado energético mais baixo. Os 
cientistas conseguem isolar esses diferentes comprimentos de onda incidindo a 
luz de átomos excitados por um prisma, que separa os diferentes 
comprimentos de onda por meio do processo de refração. Mas, sem um 
prisma, não vemos esses diferentes comprimentos de onda de luz 
separadamente, mas sim todos misturados. Ainda assim, a cor emitida por 
cada elemento é bastante distinta, o que costuma ser útil em um laboratório. 
No laboratório, geralmente podemos distinguir os elementos usando um teste 
da chama. A imagem a seguir mostra a característica chama verde que 
aparece quando o metal cobre ou sais de cobre são queimados. (Lembre-se de 
que é a energia do calor — um tipo de radiação eletromagnética — que 
consegue excitar os elétrons de cada átomo). 
 
Pedaço do metal de cobre produz uma chama verde ao ser queimado. 
Devido às transições eletrônicas únicas de cada átomo de cobre, o metal cobre 
produz, ao ser queimado, uma chama de cor verde 
característica. Imagem disponível em Wikipedia, CC BY-SA 3.0. 
Se vamos testar uma amostra desconhecida no laboratório para determinar 
que elementos ela contém, podemos sempre usar o teste da chama e tirar 
nossas conclusões com base na cor da chama que observarmos. (Para saber 
mais sobre o uso de testes da chama, veja este 
vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=9oYF-HxtoYg) 
Espectroscopia de infravermelho (IV): vibrações moleculares 
Até o momento, falamos sobre transições eletrônicas, que ocorrem quando os 
fótons da região UV-visível do espectro são absorvidos pelos átomos. No 
entanto, a radiação de baixa energia na região de infravermelho (IV) do 
espectro também pode produzir mudanças em átomos e moléculas. Este tipo 
de radiação não é energética o bastante para excitar elétrons, mas ela faz com 
que as ligações químicas nas moléculas vibrem de diferentes maneiras. Assim 
como a energia necessária para excitar um elétron de um determinado átomo é 
fixa, a energia necessária para mudar a vibração de uma certa ligação química 
também é. Usando um equipamento especial no laboratório, os químicos 
conseguem ver o espectro de absorção de IV de uma determinada molécula e, 
então, eles podem usar esse espectro para determinar que tipos de ligações 
químicas estão presentes na molécula. Por exemplo, um químico pode saber, a 
partir de um espectro de IV, que uma molécula contém ligações simples 
carbono-carbono, ligações duplas carbono-carbono, ligações simples carbono-
nitrogênio, ligações duplas carbono-oxigênio, entre outras. Como todas essas 
ligações são diferentes, cada uma delas vai vibrar de uma maneira específica, 
além de absorver radiação IV de diferentes comprimentos de onda. Sendo 
assim, analisando um espectro de absorção de IV, um químico pode tirar 
conclusões importantes sobre a estrutura química de uma molécula. 
Espectrofotometria: lei de Beer-Lambert 
O último tipo de espectroscopia que vamos analisar é usado para determinar a 
concentração de soluções que contêm compostos coloridos. Se você já 
colocou corante alimentar na água, já sabe que quanto mais corante alimentar 
você usa, mais escura e colorida sua solução fica. 
 
As soluções de permanganato de potássio revelam uma cor de tom roxo escuro 
característico. Quanto maior a concentração de KMnO4, mais escura é a 
solução, e maior é sua absorbância. Imagem disponível em Flickr, CC BY 2.0. 
Quando uma solução fica mais escura, significa que ela está absorvendo mais 
luz visível. Uma das técnicas analíticas mais usadas na química é a que coloca 
uma solução de concentração desconhecida em um espectrofotômetro — um 
aparelho que mede a absorbância da solução. A absorbância é medida 
de 000 a 111. Quando ela é igual a zero, significa que a luz passa totalmente 
pela solução (a solução é completamente translúcida), e quando ela é igual 
a 111, significa que nada de luz passa pela solução (a solução é 
completamente opaca). A absorbância está relacionada com a concentração da 
espécie colorida na solução, de acordo com a lei de Beer-Lambert, que 
consiste em: 
 
Exemplo: como usar a lei de Beer-Lambert para determinar a 
concentração de uma solução 
Qual é a concentração da solução? 
Primeiro, vamos aplicar a lei de Beer-Lambert. 
 
Agora, vamos reorganizar a equação para encontrar o valor de ccc, a 
concentração. 
 
Por fim, podemos inserir nossos valores conhecidos e encontrar o valor de ccc. 
c=0,462(2,81 M−1cm−1)×(1,00 cm)=0,164 M 
Conclusão 
Fótons carregam quantidades discretas de energia chamada quanta (no plural) 
ou quantum (no singular) que pode ser transferida para átomos e moléculas 
quando fótons são absorvidos. Dependendo da frequência da radiação 
eletromagnética, químicos podem analisar diferentes partes de um átomo ou 
estrutura molecular utilizando diferentes tipos de espectroscopia. Fótons da 
região UV ou visível do espectro eletromagnético podem ter energia suficiente 
para excitar elétrons. Uma vez que esses elétrons retornam para seu estado 
fundamental, fótons são emitidos e, assim, o átomo ou molécula irá emitir luz 
visível de frequência específica. Esses espectros de emissão atômica podem 
ser usados (informalmente, na maioria das vezes, usando teste de chama) para 
entender a estrutura eletrônica e identificar um elemento. 
Átomos e moléculas também podem absorver e emitir radiação IV, de 
frequência mais baixa. Os espectros de absorção de IV é útil para os químicos, 
pois indicam a estrutura química de uma molécula, bem como os tipos de 
ligações que ela contém. Por fim, aespectroscopia também pode ser usada no 
laboratório para determinar as concentrações de soluções desconhecidas, por 
meio da lei de Beer-Lambert. 
Lembrando, também, que é possível determinar a concentração de uma substancia 
utilizando a espectroscopia do UV-Visível, isto porque ao realizar os ensaios de 
absorbância podemos definir a curva de calibração e posterior obtenção dos 
coeficientes angular (b), linear (a) e de correlação (R) e utiliza-se a equação da reta 
para descobrirmos tal concentração: y= bx + a.