As células vegetais apresentam dois tipos de membranas:
• Membrana celulósica (parede celular), composta por celulose (polissacarídeo), permeável e de grande resistência mecânica. Aparece externamente à membrana plasmática oferecendo proteção à célula (como se fosse uma armadura).
• Membrana plasmática (membrana celular): composição lipoprotéica, elástica e semipermeável. É responsável pela seletividade das substâncias que poderão entrar ou sair da célula.
O grande vacúolo da célula vegetal adulta ocupa a maior parte do volume citoplasmático e sua concentração é o fator primordial para regular as trocas osmóticas entre a célula (membrana plasmática-semipermeável) e o ambiente que a cerca.
Nas células, que apresentem bom volume de água, terão a membrana plasmática pressionada contra a parede de celulose rígida, a qual vai oferecendo resistência crescente à entrada de água no citoplasma.
Há uma equação que descreve essas trocas osmóticas:
Sc = Si – M
Sc = Sucção celular
Si = Sucção interna (Será tanto maior quanto maior for a concentração osmótica do vacúolo e do citoplasma da célula).
M = resistência da membrana celulósica
Outra forma de expressar as mesmas grandezas:
D.P.D. = P.O. – P.T.
D.P.D. = Déficit de pressão de difusão
P.O. = pressão osmótica
P.T. = Pressão de turgor
Assim podem ocorrer as situações
a) As células vegetais mergulhadas em ambiente hipotônico (por exemplo, água destilada) estarão com seu volume máximo, ou seja, as células estarão túrgidas e a resistência da membrana celulósica (M) também será máxima.
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b) Nas células flácidas o volume de água intracelular não chega a pressionar a membrana celulósica (M):
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c) As células plasmolisadas estiveram mergulhadas em solução hipertônica e perderam tanta água, que a membrana plasmática “descolou” da celulósica (M) tendo citoplasma e vacúolo muito reduzidos:
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Se esta célula for colocada em água destilada voltará a ganhar água, realizando deplasmólise.
d) Se a célula vegetal estiver exposta no ar e a ventilação promover lenta perda de água, o vacúolo reduz seu volume e a membrana celulósica acompanha essa retração (fica com M negativo!):
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Um questionamento freqüente dos estudantes é sobre a energia envolvida no processo de osmose. A pressão desenvolvida nos sistemas osmóticos resulta diretamente da pressão de difusão da água, que em última análise é gerada pela energia cinética inerente às partículas em solução. Ou seja, a própria energia térmica de agitação das partículas é a responsável pelo trabalho realizado em sistemas osmóticos.
Os estudantes poderão aproveitar melhor os temas relativos à osmose se houver uma integração de conteúdos com o programa de química. Mesmo que não seja possível combinar temporalmente o desenvolvimento do assunto, a integração sempre permite ampliar conceitos e reforçar o aprendizado.
Conceitos
Osmose, em biologia e química, passagem de uma solução através de uma membrana que impede a passagem de parte de seus componentes. Recebe o nome de pressão osmótica a diferença entre as pressões hidrostáticas em ambos os lados da membrana. É um fenômeno muito comum no metabolismo de animais e plantas.
Soluções, em química, misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Geralmente, a substância presente em maior quantidade recebe o nome de solvente, e a de menor quantidade se chama soluto. As soluções coloidais não são verdadeiras soluções.
Ao se aumentar a quantidade de soluto em uma solução, sobe o ponto de ebulição e desce o ponto de solidificação. A solubilidade de um composto, em condições dadas, define-se como a quantidade máxima desse composto que pode ser dissolvida na solução.
Outra propriedade importante de uma solução é sua capacidade para exercer uma pressão osmótica. Ver Osmose.
Metabolismo, conjunto de reações químicas que acontecem dentro das células dos organismos vivos, para que estes transformem energia, conservem sua identidade e se reproduzam. Todas as formas de vida, desde as algas unicelulares até os mamíferos, dependem da realização simultânea de centenas de reações metabólicas, reguladas com absoluta precisão, desde o nascimento e a maturação até a morte.
Anabolismo e Catabolismo
Existem dois grandes processos metabólicos: anabolismo ou biossíntese e catabolismo. Chama-se anabolismo, ou metabolismo construtivo, o conjunto das reações de síntese necessárias para o crescimento de novas células e a manutenção de todos os tecidos. O catabolismo, ou metabolismo destrutivo, é um processo contínuo, centrado na produção da energia necessária para a realização de todas as atividades físicas externas e internas. O catabolismo engloba também a manutenção da temperatura corporal e implica a quebra das moléculas químicas complexas em substâncias mais simples, que constituem os produtos excretados pelo corpo, através dos rins, do intestino, dos pulmões e da pele.
Fontes de energia metabólica
Os carboidratos, gorduras e proteínas são produtos de alto conteúdo energético ingerido pelos animais, para os quais constituem a única fonte energética e de compostos químicos para a construção de células. Estes compostos seguem rotas metabólicas diferentes, que têm como finalidade produzir compostos finais específicos e essenciais para a vida.
Proteínas:
São absorvidas no aparelho digestivo e decompostas em cerca de vinte aminoácidos, necessários para o anabolismo celular, que os transforma em compostos de secreção interna, como hormônios e enzimas digestivas. Os aminoácidos que não fazem falta para repôr as células e fluidos orgânicos são catabolizados em dois passos. O primeiro é a desaminação, isto é, a separação da porção de molécula que contém nitrogênio, que em seguida se combina com carbono e oxigênio para formar uréia, amoníaco e ácido úrico. Depois da desaminação, os aminoácidos passam por novas degradações químicas, para decompor-se em dióxido de carbono e água.
Carboidratos:
São absorvidos no aparelho digestivo em forma de açúcares simples, principalmente glicose, que se cataboliza em compostos de carbono, que se oxidam em dióxido de carbono e água e em seguida são excretados (ver Metabolismo dos glucídios).
Gorduras:
Na digestão, as gorduras são hidrolisadas ou decompostas em glicerina e ácidos graxos. Em seguida, estes se transformam, através de síntese, em gorduras neutras, compostos de colesterol e fosfolipídeos, que são gorduras combinadas com fósforo que circulam no sangue. As gorduras podem ser sintetizadas nas estruturas do organismo ou armazenadas nos tecidos, que irão usá-las quando for necessário. Da mesma forma que a glicose, seu catabolismo gera compostos carbonados que se decompõem em dióxido de carbono e água.
ATP. Ver Trifosfato de adenosina; Glicólise.
Trifosfato de adenosina, (ATP), molécula encontrada em todos os seres vivos, que constitui a fonte principal de energia utilizável pelas células para realizar suas atividades.
O ATP origina-se do metabolismo dos alimentos em orgânulos especiais da célula, chamados mitocôndrias. As plantas produzem ATP utilizando diretamente a energia da luz do sol. Ver fotossíntese.
Fotossíntese, processo pelo qual os organismos com clorofila, como as plantas verdes, as algas e algumas bactérias, capturam energia em forma de luz e a transformam em energia química. Esse processo tem lugar dentro das células, em órgãos chamados cloroplastos. É realizado em duas etapas: uma série de reações que dependem da luz e são independentes da temperatura, e outra série que depende da temperatura e é independente da luz.
A primeira etapa é a absorção de luz pelos pigmentos, em especial pela clorofila, e a transformação em energia química mediante uma série de reações. A reação fotoquímica termina com o armazenamento da energia produzida em forma de ATP e NADPH2.
Na reação na escuridão, a energia armazenada é usada para reduzir o dióxido de carbono a carbono orgânico. Essa função é executada mediante uma série de reações chamadas ciclo de Calvin, ativadas pela energia do ATP e do NADPH2.
Glicólise, rota bioquímica principal para a decomposição da glicose em seus componentes mais simples dentro das células do organismo. A glicólise caracteriza-se por poder utilizar oxigênio (rota aeróbica) se este estiver disponível, ou poder continuar o processo na ausência deste (rota anaeróbica), se for necessário, embora ao custo de produzir menos energia. A glicólise é a principal rota para o metabolismo da glicose e leva à produção do composto intermediário acetil-CoA. Este oxida-se no ciclo do ácido cítrico, produzindo energia sob a forma de ATP. É também a via principal para o metabolismo dos outros açúcares simples da dieta, frutose e galactose.