A diversidade entre organismos é evidente, mas todos necessitam de obter matéria, de a incorporar ou de a transformar em energia. A nutrição é o processo pelo qual os organismos vivos obtêm energia, em forma de alimento, para o crescimento, manutenção e reparação do seu organismo.
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As células possuem uma membrana a separá-las do meio que as rodeia, mantendo a sua integridade e assegurando uma superfície de troca de substâncias, de energia e de informação entre o meio intracelular e extracelular.
Vários modelos foram propostos para explicar a estrutura da membrana. O primeiro modelo foi o de Singer e Nicolson ou Modelo em mosaico fluido.
Segundo o modelo em mosaico fluido, a membrana plasmática é essencialmente constituída por lípidos, principalmente fosfolípidos, proteínas e glícidos.
Uma das propriedades fundamentais da membrana plasmática é permitir a passagem mais fácil de certas substâncias, dificultando ou impedindo a passagem de outras. Esta propriedade é designada por permeabilidade selectiva da membrana.
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Existem dois processos distintos através dos quais as substâncias atravessam as membranas biológicas: processos passivos, onde não ocorrem gastos de energia e processos activos que requerem gastos de energia.
A osmose é um processo de transporte passivo, que consiste no movimento de moléculas de água entre dois meios, separados por uma membrana permeável à água e menos permeável, ou por vezes impermeável, às substâncias dissolvidas (solutos).
A osmose depende, exclusivamente, das concentrações do soluto nas duas soluções, que estão separadas por uma membrana selectivamente permeável.
As células vegetais apresentam uma parede celulósica permeável à água. No entanto, devido à sua rigidez, o volume da célula não se altera. A entrada de água dá-se principalmente para os vacúolos, que aumentam e diminuem de volume conforme a concentração do meio que envolve as células.
As células animais também realizam trocas de água com o meio exterior mas, como não possuem parede celular, podem rebentar quando colocadas em meios fortemente hipertónicos, como é o caso da água destilada.
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Através da difusão simples, as moléculas tendem a deslocar-se ao acaso, em todas as direcções, distribuindo-se uniformemente, fazendo com que, numa solução, a concentração de soluto seja homogénea e se mantenha assim ao longo do tempo.
Quando se adiciona um soluto a um solvente (por exemplo, sal a água) cria-se temporariamente uma zona de maior concentração de solutos, sendo que, rapidamente, o movimento espontâneo das moléculas fará com que estas se desloquem do meio onde estão mais concentradas para as zonas de concentração mais baixa, até homogeneizar a concentração da solução: processo de difusão simples.
Devido às propriedades da bicamada fosfolipídica que forma a membrana plasmática, apenas moléculas lipossolúveis ou moléculas de pequeno tamanho, sem carga global resultante (como a ureia, o oxigénio e o dióxido de carbono), podem atravessar a membrana por difusão simples.
A difusão facilitada é um processo de transporte de moléculas e de iões através da membrana celular, a favor do gradiente de concentração. O transporte realiza-se do meio de concentração mais elevada - hipertónico - para o de concentração mais baixa - hipotónico. Este processo conta com a intervenção de proteínas transportadoras da membrana - as permeases -, com gasto de energia metabólica.
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Em muitas situações biológicas, iões ou moléculas necessitam de ser transportados, através da membrana, de regiões onde se encontram mais concentrados para regiões onde se encontram menos concentrados.
O movimento de substâncias contra o gradiente de concentração denomina-se transporte activo.
O transporte activo requer dispêndio de energia.
O transporte activo não requer a intervenção de proteínas transportadoras.