Aula 6. Troca e Transporte de Materia

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Unidade Temática II: Troca e Transporte de Matéria 
Processos fisiológicos de transporte através da membrana 
A Membrana encontra-se nas células quer dentro quer fora com a função de delimitação do 
organelo, possuindo locais específicos por onde as partículas possam atravessar a membrana. A 
membrana regula e permite o transporte, as passagens das partículas e absorvem as substâncias. 
Tipos de Transporte 
Difusão 
A difusão pode ser interpretada como um movimento de uma substância, de uma região de alta 
concentração para uma região de baixa concentração, acompanhado de movimentos ao acaso de 
moléculas individuais, com tendência a atingir o equilíbrio dinâmico. O fundamento físico da difusão 
é a diferença de concentrações de substâncias entre os dois meios. 
A difusão é explicada pela Lei de Fick: 
I
a
 Lei: A taxa da difusão depende da temperatura: 
 
 
 
 
Onde: n = Quantidade de Partículas 
 Taxa de Difusão t = Tempo 
Gradiente de Concentração D = Coeficiente de Difusão 
 A = Superfície de Troca 
 c = Concentração 
 l = Distância a percorrer pelas partículas 
A velocidade de difusão é directamente proporcional à temperatura. Quando à temperatura é 
elevada, a velocidade de difusão aumenta. 
II
a
 Lei: A distância percorrida pelas partículas na difusão é directamente proporcional à raiz quadrada 
do tempo. 
 
 n = distância percorrida. 
 
 
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Ex: Difusão de fluoresceina na água 
Tempo Distância (mm) 
1 Segundo 0,09 
10 Segundo 0,28 
30 Segundos 0,48 
1 Minuto 0,68 
1 Hora 5,2 
1 Dia 26 
1 Mês 140 
 
O processo de difusão é mais eficaz para pequenas distâncias e a velocidade de difusão 
diminui com o tempo. 
Numa célula, a difusão realiza-se entre o interior da célula e os espaços entre as células. 
Espaços intercelulares chamados Espaços livres de difusão ou “free spaces” 
Nesses espaços encontram-se sempre moléculas a movimentarem-se livremente e que podem entrar 
em interacção com as paredes das células, diminuindo assim a área dos espaços livres de difusão, 
passando a denominar-se de Espaços livres aparentes ou “apparent free space” 
A permeabilidade da membrana depende de 2 factores: 
 Tamanho das partículas que a atravessam 
 Solubilidade lipídica das substâncias. 
Permeação 
Permeação é o processo de passagem duma substância (partículas) através duma membrana. 
Ou pode-se entender como a capacidade que uma substância (partícula) tem de atravessar uma 
membrana. A Membrana é constituída por substâncias como: lípidos e proteínas, local onde passam as 
partículas e outras. 
As membranas são muito selectiva geralmente as substâncias atravessam-na com ajuda de um 
translocador ou transportador. Os translocadores funcionam como catalizadores e aceleram o processo 
de passagem de uma substância pela membrana e a energia que seria gasta para o transporte de uma 
molécula pode servir para mais moléculas. 
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Os transportadores podem ser as ATP-ases = Carrier = transportadores que podem ser 
enzimas, que funcionam a baixas temperaturas, pôs a altas temperaturas desnaturam-se. 
Propriedades de um transportador 
 Deve possuir um centro activo no qual se vai ligar à substância por transportar 
 Tem uma alta especificidade. Cada transportador transporta uma substância específica 
 Actua em ambos sentidos: De fora para dentro da célula e de dentro para fora da célula. 
 Pode ser regulado pela célula 
 Depende da temperatura. Existem temperaturas moderadas para o funcionamento dum 
transportador. 
Os transportadores, são estruturas protéicas que a altas temperaturas não funcionam. 
Transporte Activo 
O transporte activo é um mecanismo activo que para sua ocorrência utiliza ou consome energia em 
forma de ATP. 
Exemplo de transporte activo 
Funcionamento de uma bomba de iões de Na e K 
 
A mesma bomba que transporta iões de Na+ para fora da célula transporta também iões de K+ 
para dentro da célula. 
Durante esse processo há uma enzima que catalisa a hidrólise do ATP para permitir o 
fornecimento de energia a utilizar nesse transporte activo de iões. Ao mesmo tempo que os iões de 
Na+ são transportados para fora pelo transporte activo eles retornam no interior da célula por difusão. 
O mesmo acontece com iões de K+. 
O retorno de iões de Na+ para a célula é muito importante porque permite a entrada para 
dentro da célula de moléculas necessárias à célula tais como: glicose, aminoácidos, etc. 
Endocitose & Exocitose 
A endocitose é a entrada de partículas na célula e a exocitose é a saída de partículas na célula. 
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Fagocitose - Inclusão de partículas sólidas dentro da célula. Pode ser para 
fins de defesa do organismo ou para alimentação. 
Endocitose 
 
Pinocitose - Inclusão de partículas líquidas. Ex: Células do intestino quando 
absorvem substâncias alimentares. 
 
Economia da água na Planta 
Estrutura e Propriedades da Água 
A molécula de água consiste de um átomo de oxigénio covalentemente ligado a dois átomos 
de hidrogénio. As duas ligações O – H formam um ângulo de 105o (Figura 1). O oxigénio é 
fortemente electronegativo e tende a atrair em sua direcção os electrões dos átomos de hidrogénio. 
Consequentemente, o oxigénio adquire uma carga negativa parcial (d-), enquanto os dois átomos de 
hidrogénio se tornam positivamente carregados (d+). Esta distribuição assimétrica de cargas, torna a 
água uma molécula dipolar. Essa separação de cargas positivas e negativas gera uma forte atracão 
mútua entre moléculas de água adjacentes e entre moléculas de água e algumas macromoléculas. 
Nestes casos, as ligações predominantes são as pontes de hidrogénio. 
 
As propriedades e funções da água proporcionam um meio adequado para o surgimento e 
estabelecimento de organismos vivos. Dentre essas propriedades destacam-se: 
a) Altos valores de Calor latente de fusão e de Ebulição 
Essas propriedades conferem à água a capacidade de ser encontrada nos três estados físicos 
(sólido, liquido e vapor), nas temperaturas normais que ocorrem na terra. A presença de pontes de 
Hidrogénio garante estes comportamentos distintos. 
b) Absorção e dissipação de calor 
As ligações de hidrogénio entre as moléculas de água lhe conferem, também, um alto calor 
específico, ou seja, a água requer um montante relativamente alto de energia para alterar a sua 
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temperatura. O calor específico da água é 4,184 J/g x 
o
C, sendo maior do que o de algumas 
substâncias, excepto amónia líquida. Para as plantas isso é particularmente importante, pois reduz os 
danos relacionados às flutuações de temperatura do ambiente. 
c) Água como solvente 
A água pode dissolver um número de substâncias bem maior do que qualquer outro líquido 
comum. Isto se deve ao carácter dipolar de suas moléculas, evidenciada pela elevada constante 
dielétrica (os valores da constante dielétrica da água, metanol, etanol e benzeno, em 25
o
C, são 78,4, 
33,6, 24,3 e 2,3, respectivamente). Esta constante dielétrica mede a capacidade de uma substância para 
neutralizar a atracção entre cargas eléctricas. Assim, as camadas de hidratação (uma ou mais camadas 
de moléculas de água orientadas) que circundam os iões (ou moléculas) em solução, reduzem a 
possibilidade de que os íons se recombinem para formar cristais. 
 
A orientação das moléculas de água em torno dos iões sódio e cloreto. 
Coesão e aderência 
A forte atracção mútua entre moléculas de água resultante das ligações de hidrogénio, é 
também conhecida como coesão. Uma consequencial da coesão é que a água tem umaelevada tensão 
superficial, a qual é mais evidente nas interfaces entre a água e o ar. A tensão superficial surge por que 
as forças coesivas entre as moléculas de água são muito mais fortes do que a interacção entre a água e 
o ar (Figura Abaixo). O resultado é que as moléculas de água na superfície são constantemente 
“puxadas” para dentro da massa de água. A alta tensão superficial explica a forma esférica das gotas 
de água e, também, o fato de que a superfície da água pode suportar o peso de pequenos insectos. 
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Demonstração esquemática da tensão superficial em uma gota de água. 
De acordo com VIEIRA (2010:15), as moléculas de água na interface ar-água, estão mas 
fortemente atraídas as moléculas vizinhas de água do que a fase gasosa do outro lado da superfície. 
Processos de Transporte de Água 
O principal foco dos estudos sobre a economia de água em plantas e em células de plantas 
relaciona-se a factores que controlam o movimento de água de célula para célula ou entre células e o 
meio ambiente. O movimento de água no estado líquido pode ser impulsionado por diferença de 
pressão (fluxo em massa) ou por diferença de concentração (difusão). O entendimento desta dinâmica 
da água é um dos principais objectivos da Fisiologia Vegetal. 
Fluxo em Massa 
O fluxo em massa ocorre quando uma força externa, tal como gravidade ou pressão, é 
aplicada. Como resultado, todas as moléculas da substância se movem como uma massa única. Um 
exemplo clássico é a água que recebemos nas torneiras de nossas casas, nas quais a água flui em 
resposta a uma pressão hidrostática estabelecida pela gravidade. Como veremos posteriormente, 
movimento de água por fluxo em massa é comum nos solos e no xilema de plantas. 
O fluxo em massa (vazão) é explicado pela equação de Poiseuille: 
 
Em que: r = raio da tubulação; h = viscosidade do líquido; ∆P = gradiente de pressão e 
∆x = diferença em altura ou distância. 
Difusao (ja foi explicado no inicio) 
 
 
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Osmose 
Um terceiro processo responsável pelo transporte de água é a osmose, a qual se refere ao 
movimento de um solvente, tal como a água, através de uma membrana. Como vimos no fluxo em 
massa, o transporte é impulsionado por um gradiente de pressão; na difusão por um gradiente de 
concentração; já na osmose, os dois tipos de gradiente influenciam no transporte. Portanto, neste 
processo, a direção e a taxa de fluxo de água através da membrana são determinados pela soma destas 
duas forças (gradiente de pressão e de concentração). 
Osmose = f (gradiente de pressão + gradiente de concentração) 
Portanto, podemos definir OSMOSE como o movimento de água através de uma membrana com 
permeabilidade seletiva devido a um gradiente de potencial hídrico. 
OBS: Em geral, dizemos que o transporte de água ocorre a favor de um gradiente, ou seja, de uma 
região de maior pressão e, ou concentração para uma de menor. O transporte a favor de um gradiente é 
denominado de transporte passivo. 
 
O Potencial da Água 
É uma garndeza termodinamica e expressa-se em Bar. 1 Bar = 10
5
 Pa. O potencial da água ø 
não tem um valor fixo porque ele depende da temperatura e da presença ou não de substâncias 
dissolvidas. 
 
 
 
 
 
A potência química da água é inferior a potencia da matriz. 
O potencial da água caracteriza o estado hídrico da planta, do solo e do ambiente (atmosfera). 
Propriedades do potencial ˸ 
 Em água pura nas condições PTN, = 0 
 Em água com partículas dissolvidas < 0 
 Com o aumento da pressão e temperatura > 0 
 
 
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A água geralmente move-se da região de maior ø para região de menor e é, de valores 
menos negativos para os mais negativos. 
Ex: Movimento de água numa planta. 
 
Sistema solo-planta-atmosfera, mostrando os valores de Yw e de seus componentes em diferentes 
pontos do sistema (Taiz & Zeiger, 1998). 
 
 
Pesquise informações sobre: 
a) Componentes do Potencial Hídrico: 
 
b) Potencial Hídrico na Célula Vegetal seus Componentes 
c) Fale do Diagrama de Höfler 
Estes conteúdos serão descutidos na forma de Conferência depois da última aula desta 
unidade, a mesma descussão será de caractér avaliativo. 
 
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Sistema osmótico da célula 
 
 
Descrição dos processos 
Na célula de pfeffer - A água tende a entrar na solução açucarada. Com o aumento da 
quantidade de solução esta sobe através do tubo ascendente até que se chega a uma fase em que ha 
equilíbrio no qual a solução ja não sobe mais. 
Na célula vegetal - Existe a parede celular. A troca de substâncias (água) ocorre apenas com o 
vacúolo central que possui uma membrana selectiva. 
 
 
No meio hipotónico a concentração de substâncias é menor; isto quer dizer que a quantidade 
de solvente é maior; por isso mesmo cria-se uma pressão osmótica que tende a empurrar a água para o 
interior da célula/vacúolo. Mas no vacúolo cria-se uma pressão que tende a impedir a entrada de água 
nele. 
Pressão osmótica( s/PO) 
É a força que tende a empurrar o liquido (água) para dentro do vacúolo. Em geral, podese 
definia a Pressão osmótica como a capacidade que a água tem de penetrar no interior de uma célula 
através da membrana, fluindo de um meio hipotónico para um meio hipertónico. 
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Pressão de Turgescência ( p/PT) 
É a força que tende a impedir a entrada de água dentro do vacúolo. Em geral, podese definia a 
Pressão de Turgescência como a força pela qual a célula impede a entrada de água para o seu interior. 
 Em plantas superiores, a diferença entre duas forças (pressão osmótica e pressão de turgescência) dá-
nos o potencial da água ( ) Déficit da pressão de difusão (DDP). 
 
 
 
 
Potencial Osmótico 
É a força com que a água pode penetrar dentro da célula. O potencial osmótico depende da 
concentração de substância dentro da célula. 
Quando a concentração dentro da célula é maior, o potencial osmótico será maior. 
Na água pura o potencial osmótico é igual a zero e expressa-se em bar. 
 
 
 
Nota: Cada célula tem o seu potencial osmótico especifico * 
 
 
Para soluções reais em que existem forças de interacção entre moléculas temos que introduzir um 
factor de correcção na fórmula chamado coeficiente osmótico (g) e teremos: 
Para soluções reais gC = Osmolaridade 
 
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Depois da introdução do coeficiente osmótico (g) o potencial expressa-se em molares. O 
potencial osmótico indica como a adua penetra na célula ou atravessa a membrana. 
Nas plantas o