Difusão: o que é a simples, facilitada e diferenças

Para executar todos os processos metabólicos, as células necessitam adquirir compostos provenientes do meio extracelular assim como eliminar os produtos de seu metabolismo do citoplasma.

A membrana plasmática representa uma barreira física que separa o citoplasma do meio que rodeia a célula. Portanto, para realizar o movimento dos compostos de fora para dentro e de dentro para fora, a célula utiliza uma propriedade importante da membrana que é sua permeabilidade.

O que é difusão

Esquema de difusão molecular (Imagem: Reprodução | Wikimedia Commons)

A difusão é um processo que corresponde ao movimento de partículas/solutos (moléculas ou íons) do meio mais concentrado para o menos concentrado, ou seja, a favor do gradiente de concentração, tendendo a homogeneizar sua distribuição.

Função

A principal função da difusão é possibilitar um meio mais homogêneo. A medida que acontece a migração de substâncias do meio mais concentrado para o menos concentrado, a difusão permite um equilíbrio dinâmico.

Como ocorre

A bicamada é permeável aos gases, às moléculas hidrofóbicas assim como àquelas moléculas pequenas e sem carga. Porém, é praticamente impermeável a compostos hidrossolúveis como os íons e a maioria das moléculas polares, carregadas ou não.

Assim, para aumentar a permeabilidade da membrana, algumas classes de proteínas se organizam na bicamada de modo a formar uma via que permite, de forma seletiva, que os solutos hidrossolúveis possam atravessar o ambiente hidrofóbico da bicamada lipídica.

Estes elementos proteicos funcionam como transportadores de solutos e podem ser principalmente de dois tipos: as permeases e os canais iônicos.

Um dos processos que a célula realiza para o transporte de substâncias é o processo passivo. Os processos passivos são aqueles que ocorrem através da membrana plasmática, sem gasto de energia, tendendo a igualar a concentração da célula com a do meio externo (a favor do gradiente de concentração). Um exemplo de processo passivo é a difusão.

Tipos de difusão

A difusão pode ser simples ou facilitada.

Difusão simples

A difusão simples é um processo passivo, que ocorre sem o auxílio de uma proteína. Como, por exemplo, a difusão de pequenas moléculas de oxigênio e de gás carbônico, através da membrana plasmática. À medida que a célula realiza a respiração, vai consumindo o oxigênio que está dentro dela e produzindo o gás carbônico.

Com isso, dentro da célula a concentração de oxigênio diminui e a de gás carbônico aumenta, o que estabelece uma diferença de concentração desses gases em relação ao meio externo.

Fora da célula, o teor de oxigênio é maior, e esse gás entra na célula por difusão simples. Dentro da célula, o teor de gás carbônico fica maior, e esse gás sai da célula por difusão.

A difusão pode ocorrer também através de canais proteicos (porinas), no caso de partículas hidrofílicas, que não possuem afinidade com a bicamada de fosfolipídios. O tamanho das partículas que podem passar por esses canais vai depender do diâmetro desses poros.

A partir de certo tamanho das partículas, a difusão vai ficando cada vez mais lenta, até que os poros proteicos tornam-se inviáveis para passagem. Nesses casos, e até certo limite, uma alternativa é a participação de proteínas carreadoras facilitadoras, em um outro tipo de processo passivo: a difusão facilitada.

Difusão facilitada

A difusão facilitada também é um processo passivo, que ocorre através das membranas lipoproteicas. Nesse tipo de difusão, algumas proteínas da membrana, chamadas permeases, atuam facilitando a passagem de certas substâncias que, por difusão simples, demorariam muito tempo para passar.

Esse processo está relacionado ao transporte de alguns aminoácidos, de vitaminas e de alguns íons, como o cálcio, o cloro, o sódio e o potássio e de moléculas, como a glicose.

Na natureza, as membranas celulares determinam as substâncias que podem entrar e sair das células. No entanto, são poucos os compostos que conseguem se difundir livremente através da dupla camada lipídica que constitui a membrana celular.

Por isto, estas membranas são dotadas de proteínas especiais que são verdadeiros transportadores, levando solutos de fora para dentro da célula, e vice-versa.

As proteínas podem ser móveis, e, neste caso, elas se ligam aos compostos e o complexo se difunde através da membrana, liberando as espécies do outro lado.

A difusão facilitada e o fígado

O fígado desempenha várias funções, entre elas a de reservatório de glicose, importante combustível para nossas atividades. As células do fígado armazenam glicose sob forma de glicogênio, que é uma molécula longa formada por várias moléculas de glicose.

Quando a concentração de glicose é maior fora das células do que dentro delas, o hormônio insulina estimula a entrada de moléculas de glicose na célula por difusão facilitada. Se estão em excesso no interior das células, essas moléculas são transformadas em glicogênio que, sendo insolúvel, não têm efeito osmótico.

Como o glicogênio não está dissolvido, não aumenta a concentração interna das células do fígado e, assim, não há o risco de elas incharem por entrada excessiva de água.

Quando os níveis de glicose no sangue diminuem, o hormônio glucagon estimula as células a degradar o glicogênio, formando muitas moléculas de glicose.

Como resultado desse processo, a concentração de glicose dentro das células fica maior do que fora delas. Nessa situação, a glicose é transportada para fora das células por difusão facilitada.

Fibrose cística

A fibrose cística é uma doença caracterizada pela secreção anormal de muco, principalmente pelas células do sistema respiratório.

Esse muco é espesso e viscoso e, por ser dificilmente eliminado das vias aéreas, acaba acarretando infecções pulmonares frequentes. Essa doença pode levar o indivíduo à morte ainda na infância, embora já existam tratamentos que prolonguem a vida dos pacientes.

Na membrana plasmática das células existe uma proteína que realiza o transporte de íons cloro. A causa da fibrose cística está relacionada com a presença de um tipo anormal dessa proteína, que deixa de fazer o transporte desses íons de forma adequada.

Isso acarreta alterações na concentração normal de íons cloro dentro da célula, o que leva à produção de muco espesso.

Exercícios resolvidos