Realize uma pesquisa bibliográfica em livros didáticos de biologia ou química, ou ainda na internet em sites sobre água e responda a seguinte pergunta:
A água que consumimos é classificada como água pura ou solução salina? Justifique a sua resposta explicando a diferença entre elas.
PESQUISA
As substâncias tendem a distribuir-se de forma homogênea entre as células, fazendo com que as concentrações de solvente e de solu- to mantenham-se equilibradas garantindo, assim, o bom funcionamen- to das células.
O equilíbrio entre as diferentes concentrações interna e externa da célula ocorrerá devido à presença da membrana plasmática, também chamada de membrana celular.
A membrana plasmática é constituída por uma bicamada de lipí- dios com proteínas “encaixadas” entre esta camada e sobre ela. É jus- tamente esta bicamada lipídica que confere a estabilidade e flexibili- dade à membrana.
Representação do modelo mosaico-fluido da membrana plasmática pro- posto, em 1972, por Singer e Nicolson, e aceito até os dias de hoje.
1. bicamada de fosfolipídios 2. lado externo da membrana 3. lado interno da membrana 4. proteína intrínseca da membrana 5. proteína canal iônico da membrana 6. glicoproteína
7. moléculas de fosfolipídeos organizadas em bicamada 8. moléculas de colesterol
9. cadeias de carboidratos 10. glicolipídeos
11. região polar hidrofílica da molécula de fosfolipídeo 12. região hidrofóbica da molécula de fosfolipídeo
A molécula de lipídeo possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável, ainda que fluida. Ela possui uma re- gião hidrofílica e outra hidrofóbica. Enquanto a região hidrofílica intera- ge bem com a água, altamente abundante nos meios intra e extracelular, a região hidrofóbica busca “esconder-se” da água (DUTRA, 2004).
Estas moléculas desempenham funções importantes para a célula, pois estabelecem a comunicação entre os meios intra e extracelulares, servindo como poros e canais. Além de controlar o transporte iônico, servem como transportadoras de outros nutrientes e realizam atividade enzimática.
A membrana plasmática possui propriedade seletiva, o que permi- te a entrada e saída de determinadas substâncias da célula. Algumas substâncias químicas – soluto – não conseguem atravessar a membra- na devido ao tamanho da molécula. Já a água – solvente – movimenta- se livremente entre os meios intra e extracelular, conforme a concen- tração dos referidos meios.
Ao movimentar-se através da membrana plasmática, o solvente re- aliza um processo conhecido por OSMOSE (do grego osmós = impul- so). Este é um processo de difusão que ocorre através de membranas semipermeáveis.
As soluções devem estar com concentrações diferentes. Por conta disso, elas têm certa diferença de pressão. Esta diferença favorece o des- locamento do solvente. Você sabe por quê?
Visualize o processo de estourar pipoca! O que aconteceria se a pa- nela não estivesse fechada? Evidentemente você não estoura pipoca com a panela aberta!! A menos que esteja interessado em sair catando pipo- cas pela cozinha...
Normalmente, estouramos pipoca com a panela fechada, e ouvi- mos os estampidos dos grãos batendo nas paredes da panela. É como se os grãos forçassem as paredes para tentar escapar. Ao colidir com a parede da panela, cada grão está exercendo uma força sobre esta. Se você somar as forças exercidas por todos os grãos sobre as paredes, terá uma medida da pressão dos grãos de pipoca. Já pensou se a pa- nela tivesse furos do tamanho das pipocas?
Em geral, quando falamos em pressão (P), associamos uma força (F) a uma certa área (A), podendo representar a pressão pela equa- ção abaixo:
P = F A
Outra situação semelhante, acontece no interior de um avião, o am- biente é pressurizado, ou seja, a pressão no interior é maior que no exterior. Se uma janela quebrar, os passageiros serão empurrados pa- ra fora devido à diferença de pressão. Isso, se esses passageiros passa- rem pelo buraco da janela.
Transporte iônico: é o
transporte de íons através da membrana plasmática po- dendo ocorrer de forma pas- siva, ou seja, por difusão, ou de forma ativa como ocorre na bomba sódio-potássio.
O trânsito do solvente através da membrana é devido justamente à diferença de pressão entre os dois lados. Mas por que só o solvente pas- sa? Apenas o solvente se difunde da região hipotônica para a hipertôni- ca, com tendência ao equilíbrio de concentração. Os solutos não con- seguem atravessar a membrana devido ao tamanho e à característica da própria membrana celular (porosidade).
Discuta com seus colegas e proponha uma explicação para a seguinte questão: Qual a relação existente entre os meios hipertônico, hipotônico, e o fato da folha murchar?
DEBATE
Agora, observe no esquema abaixo, o que acontece com uma hemácia, ou glóbulo vermelho do sangue, quando colocado em meios com diferentes concentrações em relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (solução fisiológica):
No 1.º caso, solução isotônica, a célula permanece no seu tamanho normal; no 2.º caso, solução hipertônica, sofre perda de água, murchan- do; no 3.º caso, solução hipotônica, sofre aumento de volume devido a entrada de água na célula. Este fenômeno é conhecido como hemólise.
Representação de uma hemácia em diferentes soluções.
Esquema da passagem do solvente pela membrana plasmática.
Retomando o caso das folhas de alface:
Você pode verificar o que acontece com as hemácias, porém com outros componentes. Corte algu- mas rodelas de pepino e de berinjela, Prepare uma solução utilizando água e sal de cozinha e coloque em recipiente fundo, por exemplo, um copo. Em outro recipiente coloque somente água.
Adicione uma rodela de pepino em cada recipiente. Aguarde alguns minutos e observe o que aconteceu.
Repita o mesmo procedimento com a berinjela e compare-os. Discuta com seus colegas o que ocorre nos dois experimentos e estabeleça as relações existentes entre eles e o mecanismo da osmose.
Após verificar e discutir o que aconteceu com o pepino e a berinjela, você é capaz de explicar o que ocorre com as folhas de alface? Então, exponha suas conclusões aos seus co- legas e compare com as conclusões deles.
ATIVIDADE
Na figura osmose em hemácia você aprendeu sobre a osmose em cé- lula animal. Na célula vegetal, este mecanismo também ocorre. Em meio hipertônico há saída de água do interior da célula através do vacúolo, provocando diminuição do volume celular. Com isto a membrana celular afasta-se da parede celular.
Este mecanismo é conhecido por plasmólise. A célula vegetal geral- mente não morre e, se colocada em um meio hipotônico, a água atra- vessará sua membrana fazendo com que ela volte ao seu tamanho na- tural. O fenômeno inverso à plasmólise é a deplasmólise.
Esquema dos mecanismos de plasmólise e deplasmólise.
Você deve ter ouvido falar de uma “brincadeira de criança” que consiste em jogar sal sobre lesmas para vê-las “derreter”. O que significa, então, este “derreter”? Justamente o mecanismo da osmose. Este mecanismo acontece e podemos vê-lo perfeitamente se fizermos esta brinca- deira. Mas você acha correto verificar este mecanismo desta maneira? Pense um pouquinho! Hoje a legislação ambiental está mais elaborada, então, tome cuidado.
Se fosse assim tão simples, este método de lançar sal sobre animais para eliminá-los, pode- ria ser utilizado como forma de controle de desequilíbrio ambiental numa invasão de lesmas ou de caramujos, animais invertebrados pertencentes ao Filo Mollusca, Classe Gastrópoda.
A invasão de caramujos em cidades brasileiras têm sido um problema muito sério desde a dé- cada de 1980, pois estes invertebrados podem transmitir doenças e causar desequilíbrio ambien- tal, além de outros transtornos. Procure em jornais e revistas reportagens que relatem estas inva- sões para discutir sobre este assunto.
Discuta com seus colegas e com seu professor sobre as causas e conseqüências da prolifera- ção deste caramujo, e os métodos de controle nestes casos.
DEBATE
As questões abaixo se referem a fatos do nosso cotidiano, alguns bem conhecidos por nós. Com certeza você já os observou. Com base em seus conhecimentos responda:
a) Por que sentimos sede quando comemos carne salgada?
b) O milho verde cozido em água com sal fica, no aspecto físico, diferente do milho verde cozido na água sem sal. Por quê?
c) O transporte de seiva pela raiz das plantas só é possível se houver diferença de concentrações entre os meios onde estão dissolvidas as substâncias necessárias para a nutrição do vegetal. O que explica este fenômeno?
d) Na célula animal a filtração do sangue que ocorre nos rins é por osmose? e) Um peixe de água doce pode ser colocado em água salgada?
f) O que faz a água do solo subir pelas raízes das plantas?
g) Por que ficamos com as pontas dos dedos enrugadas depois de um bom tempo na água do mar, numa piscina ou em um banho?
ATIVIDADE
A carne quando exposta ao sol e ao vento, coberta por sal, desidrata, e assim pode ser con- servada. Faça uma pesquisa bibliográfica sobre a “carne seca” explicando esse processo de con- servação característico do nordeste brasileiro.
Você perguntaria agora: qual a importância de estudarmos este fe- nômeno? Pense mais um pouco...
Partindo-se dos princípios uti- lizados no mecanismo da osmose, existe outro processo muito utiliza- do por empresas de engenharia para a extração de sal da água do mar.
Pois é. Este processo tem sido usado no Nordeste brasileiro pa- ra captação de água uma vez que esta região não possui quantida- de suficiente de água doce pró- pria para o consumo daquela po- pulação. Desta forma, utiliza-se a o processo de dessalinização atra- vés da osmose reversa, também conhecida por osmose inversa.
O processo de osmose reversa consiste em aplicar uma pressão em uma solução salina hipertônica, que, separada por uma membra- na semipermeável, permitirá que a água atravesse para a solução hi- potônica. O sal da solução hipertônica permanecerá no recipiente ou será deslocado para outro, sendo separado da água.
As empresas que realizam este processo utilizam membranas semi- permeáveis sintéticas específicas para processos industriais, produzi- das com tecnologia de ponta.
Tal sistema é utilizado em alguns países, como Arábia Saudita, Is- rael e Kuwait, além de ser usado em navios que ficam meses no mar, ou ainda em regiões desprovidas de água doce. Na Ilha de Chipre, por exemplo, a água do mar abastece a população porque os lençóis freá- ticos foram reduzidos pela exploração exagerada.
Diversos governos e instituições investem em pesquisas para o de- senvolvimento de processos de dessalinização que sejam eficientes, ade- quados às características regionais, e que tenham um custo reduzido, pois esse tipo de tratamento é muito mais caro que o convencional.
Representação do processo de osmose reversa.
Depois de analisar todas as questões apresentadas anteriormente, pesquise os processos pas- sivo e ativo de transporte através da membrana, para aprofundar os conhecimentos sobre o trans- porte de substâncias através da membrana celular.
Obras Consultadas
CARNEIRO, A.; JUNQUEIRA, L. C. U. Biologia celular e molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A., 1987.
HALL, N. (org). Neoquímica. Porto Alegre: Bookman, 2004. SOUZA, M. Biofísica: teoria e prática. Curitiba: Beija-flor, 1979.
STORER, T. I. et al. Zoologia geral. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1979.
Documentos Consultados ONLINE
Dicionário biológico. Disponível em: <www.consulteme.com.br/biologia/
biologia.htm> Acesso em: 02 mai. 2006.
DUTRA, W. O. Membrana plasmática. Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais. Disponível em: <www.icb.ufmg.br/ ~biocelch/membrana/membrana.html> Acesso em 23 set. 2004.
MOURA, C. V. R. Tratamento de água. Departamento de Química, Universidade Federal do Piauí. Disponível em: <www.ufpi.br/quimica/carla/> Acesso em: 27 set. 2004.
SABESP - Companhia de Saneamento Básico de São Paulo. Dessalinização. Disponível em: <www.sabesp.com.br/sabesp_ensina/intermediario/
default.htm> Acesso em: 27 set. 2004.
UNIVERSIDADE DA ÁGUA - Organização não governamental. Dessalinização
da água. Disponível em: <www.uniagua.org.br/website/default.asp>
Acesso em: 24 abr. 2006.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, Centro de Divulgação Científica e Cultural.
Osmose. Disponível em: <www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/