Principal diferença - difusão ativa vs passiva

A membrana da célula funciona como uma barreira semipermeável, controlando o movimento das moléculas através dela, a fim de manter um ambiente citosólico constante. A bicamada fosfolipídica permite que algumas moléculas passem livremente pela membrana celular através de seu gradiente de concentração e algumas outras moléculas usem estruturas especiais para passar pela membrana. Essas estruturas são proteínas transmembrana. O restante das moléculas passaria pela membrana celular, utilizando a energia celular. A difusão ativa e passiva são dois métodos que estão envolvidos no transporte de moléculas através da membrana celular. o principal diferença entre a difusão ativa e passiva é que a difusão ativa bombeia moléculas contra o gradiente de concentração usando a energia ATP enquanto que a difusão passiva permite que as moléculas passem pela membrana através de um gradiente de concentração. Conseqüentemente, a difusão passiva não utiliza energia celular para o transporte de moléculas.

Principais áreas cobertas

1. O que é Difusão Ativa - Definição, tipos de moléculas, mecanismo de transporte 2. O que é difusão passiva - Definição, Tipos de Moléculas, Mecanismo de Transporte 3. Quais são as semelhanças entre a difusão ativa e passiva - Esboço de características comuns 4. Qual é a diferença entre difusão ativa e passiva - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: ATP, membrana celular, gradiente eletroquímico, difusão facilitada, osmose, difusão ativa primária, difusão ativa secundária, difusão simples

O que é Difusão Ativa

A difusão ativa se refere ao movimento de moléculas ou íons de uma área de menor concentração para uma maior concentração com o assistente de proteínas carreadoras na membrana celular, utilizando a energia celular. As células acumulam glicose, aminoácidos e íons por meio da difusão ativa. A difusão ativa primária e a difusão ativa secundária são os dois tipos de mecanismos de difusão ativa usados ​​pelas células.

Difusão ativa primária

A difusão ativa primária refere-se ao transporte de moléculas contra o gradiente de concentração, utilizando energia celular na forma de ATP. Portanto, o transporte ativo primário utiliza moléculas de proteína transportadora alimentadas por ATP. O transporte ativo primário é mais óbvio na bomba de sódio / potássio (Na + / K + ATPase), que mantém o potencial de repouso da célula. A energia liberada pela hidrólise do ATP é usada para bombear três íons de sódio para fora da célula e dois íons de potássio para dentro da célula. Aqui, os íons de sódio são transportados de uma concentração inferior de 10 mM para uma concentração superior de 145 mM. Os íons de potássio são transportados de uma concentração de 140 mM dentro da célula para uma concentração de 5 mM do fluido extracelular. A ação da bomba de sódio / potássio é mostrada na figura 1.

Figura 1: Bomba de sódio-potássio

A bomba de próton / potássio (H + / K + ATPase) é encontrada no revestimento do estômago, mantendo um ambiente ácido dentro do estômago. O omeprazol é um inibidor da bomba de prótons / potássio, reduzindo o refluxo ácido dentro do estômago. Tanto a fosforilação oxidativa quanto a fotofosforilação da cadeia de transporte de elétrons também usam o transporte ativo primário para criar um poder redutor.

Difusão Ativa Secundária

A difusão ativa secundária refere-se ao transporte de moléculas contra o gradiente de concentração pela energia liberada de um gradiente eletroquímico. Aqui, as proteínas transmembrana são feitas por proteínas de canal (proteínas formadoras de poros). Um movimento simultâneo de outra substância contra o gradiente de concentração é observado com o transporte ativo secundário. Assim, as proteínas do canal envolvidas na difusão ativa secundária podem ser identificadas como co-transportadores. Os dois tipos de cotransportadores são antiportadores e simpatizantes. A ação dos cotransportadores é mostrada na figura 2.

Figura 2: Cotransportadores

Um íon particular e o soluto são transportados em direções opostas pelos antipórteres. O trocador sódio / cálcio, que permite a restauração da concentração do íon cálcio no cardiomiócito após o potencial de ação, é o exemplo mais comum de antiportadores. Os íons são transportados através do gradiente de concentração enquanto o soluto é transportado contra o gradiente de concentração por simportadores. Aqui, ambas as moléculas são transportadas na mesma direção através da membrana celular. SGLT2 é um simportador que transporta glicose para a célula junto com os íons de sódio.

O que é difusão passiva

A difusão passiva se refere ao movimento de íons ou moléculas através da membrana celular através de um gradiente de concentração sem utilizar a energia celular. Portanto, a difusão passiva usa a entropia natural das moléculas para passar pela membrana celular. O movimento das moléculas ocorre até que sua concentração se torne igual em ambos os lados. Os quatro tipos principais de difusão passiva são osmose, difusão simples, difusão facilitada e filtração.

Difusão simples

O simples movimento das moléculas através de uma membrana permeável é denominado difusão simples. Moléculas pequenas e apolares usam difusão simples. A distância de difusão deve ser menor para manter um melhor fluxo. A difusão simples é mostrada na figura 3.

Figura 3: Difusão Simples

Difusão facilitada

Moléculas polares e moléculas grandes passam pela membrana celular por difusão facilitada. Os três tipos de proteínas de transporte envolvidas na difusão facilitada são proteínas de canal, aquaporinas e proteínas transportadoras. As proteínas do canal fazem túneis hidrofóbicos através da membrana, permitindo que as moléculas hidrofóbicas selecionadas passem através da membrana. Algumas proteínas do canal estão abertas o tempo todo, e algumas são bloqueadas como proteínas do canal iônico. As aquaporinas permitem que a água atravesse a membrana rapidamente. As proteínas transportadoras mudam de forma, transportando moléculas-alvo através da membrana. A difusão facilitada é mostrada na figura 4.

Figura 4: Difusão Facilitada

Filtração

Filtração é o movimento de solutos junto com a água devido à pressão hidrostática gerada pelo sistema cardiovascular. Ocorre na cápsula de Bowman no rim. A filtração é mostrada na figura 5.

Figura 5: Filtração

Osmose

Osmose é o movimento da água através de uma membrana seletivamente permeável. Ocorre de um potencial hídrico alto para um potencial hídrico baixo. O efeito da pressão osmótica sobre os glóbulos vermelhos é mostrado na figura 6. Os glóbulos vermelhos em uma solução hipertônica podem perder água das células. As soluções hipertônicas contêm uma concentração maior de solutos do que o citoplasma dos glóbulos vermelhos. As soluções isotônicas contêm uma concentração de solutos semelhante à do citoplasma. Portanto, o movimento líquido da água para dentro e para fora da célula é zero. As soluções hipotônicas contêm baixas concentrações de soluto do que o citoplasma. Os glóbulos vermelhos recebem água de soluções hipotônicas.

Figura 6: Pressão osmótica nos glóbulos vermelhos

As moléculas lipossolúveis passam passivamente pela bicamada fosfolipídica. As moléculas solúveis em água passam pela membrana celular por meio de proteínas transmembrana.

Semelhanças entre difusão ativa e passiva

Diferença entre difusão ativa e passiva

Definição

Difusão ativa: A difusão ativa é o movimento de moléculas ou íons de uma área de menor concentração para uma maior concentração com o auxílio de proteínas carreadoras na membrana celular, utilizando a energia celular.

Difusão passiva: A difusão passiva é o movimento de íons ou moléculas através da membrana celular através de um gradiente de concentração sem utilizar a energia celular.

Uso de energia celular

Difusão ativa: A difusão ativa utiliza energia celular para transportar moléculas através da membrana celular.

Difusão passiva: A difusão passiva não utiliza energia celular.

Tipo de Transporte

Difusão ativa: A difusão ativa primária e a difusão ativa secundária são os dois tipos de difusão ativa.

Difusão passiva: Difusão simples, difusão facilitada, filtração e osmose são os quatro tipos de difusão passiva.

Moléculas de Transporte

Difusão ativa: Íons, proteínas grandes, açúcares complexos, bem como células, são transportados por difusão ativa.

Difusão passiva: Moléculas solúveis em água, como pequenos monossacarídeos, lipídios, hormônios sexuais, dióxido de carbono, oxigênio e água, são transportadas por difusão passiva.

Função

Difusão ativa: A difusão ativa permite que as moléculas passem pela membrana celular, interrompendo o equilíbrio estabelecido pela difusão.

Difusão passiva: Um equilíbrio dinâmico de água, nutrientes, gases e resíduos é mantido pela difusão passiva entre o citosol e o ambiente extracelular.

Importância

Difusão ativa: O transporte ativo é necessário para a entrada de moléculas grandes e insolúveis na célula.

Difusão passiva: A difusão passiva permite a manutenção de uma homeostase delicada entre o citosol e o líquido extracelular.

Conclusão

A difusão ativa e a difusão passiva são os dois tipos de mecanismos de transporte de membrana usados ​​pelas células. Ambos os processos ocorrem através da membrana celular. A membrana celular serve como uma barreira seletivamente permeável, permitindo apenas que moléculas pequenas e não carregadas passem livremente pela membrana celular. Moléculas grandes, assim como íons carregados, são passados ​​através da membrana celular por difusão ativa. Moléculas pequenas e sem carga passam pela difusão passiva. Como a difusão ativa ocorre contra o gradiente de concentração, ela usa a energia celular na forma de ATP ou gradiente eletroquímico. Já a difusão passiva ocorre por meio de um gradiente de concentração e não requer energia celular para o transporte das moléculas. A principal diferença entre a difusão ativa e passiva é o tipo de passagem das moléculas e a utilização da energia celular por cada processo.

Referência:

1. Helmenstine, Anne Marie. “Compare and Contrast Active and Passive Transport.” ThoughtCo, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Blausen 0818 Sodium-PotassiumPump” Por equipe da Blausen.com (2014). “Galeria Médica da Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Trabalho próprio (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia2. “Cotransporters” Por usuário da Wikimedia: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. “Esquema de difusão simples em membrana celular-en” Por LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Trabalho próprio (domínio público) via Commons Wikimedia4. “Blausen 0394 Facilinated Diffusion” da equipe da Blausen.com (2014). “Galeria Médica da Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Trabalho próprio (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia5. “Diagrama de filtração” Por LadyofHats Mariana Ruiz (Domínio Público) via Commons Wikimedia6. “Diagrama de pressão osmótica nas células sanguíneas” Por LadyofHats (Domínio Público) via Commons Wikimedia