Ouça este artigo: Show As células estão constantemente trocando substâncias com o meio extracelular. Seja na eliminação de resíduos, ou até mesmo na absorção de nutrientes, distintos mecanismos estão envolvidos neste processo. O fluxo dessas substâncias é controlado por um envoltório celular, conhecido como membrana plasmática, ou membrana celular. Assim temos os tipos de transporte através de membranas, que ocorrem a fim de estabelecer o equilíbrio entre o meio intra e extracelular. Os mecanismos existentes nos transportes de moléculas permitem distinguir e caracterizá-los, constituindo então o transporte ativo ou passivo. Desta forma, a difusão simples consiste no transporte do tipo passivo, que tem como objetivo igualar concentrações de soluto que estão em diferentes meios. Em outras palavras, através da membrana celular as moléculas do soluto ou íons se deslocam, até que se estabeleça um equilíbrio entre as duas faces da membrana. Este processo ocorre de forma relativamente lenta, pois depende de um gradiente de concentração. Acontece que essas partículas estão em constante movimento e, ao se deslocar, acabam por se chocar umas com as outras, gerando um campo de energia, conhecido como energia cinética, promovendo seu deslocamento do meio em que se encontram em maior quantidade – hipertônico, para o meio de menor concentração – hipotônico, até que a distribuição dessas moléculas esteja uniforme (isotonia). Em situações onde se tem um gradiente de concentração muito elevado, ou seja, quando a diferença entre as concentrações for grande, ou a distância a ser percorrida pelo soluto for restrita, a velocidade da difusão poderá ser maior. Ao se estabelecer a isotonia, o movimento das partículas entre os meios continua, porém em quantidade equivalente, estabelecendo um equilíbrio hemodinâmico. Outra característica deste tipo de transporte é que não envolve gasto de energia celular, conhecida por ATP (Adenosina Trifosfato) e não utilizam de proteínas carreadoras, já que a força motriz do processo está na energia cinética gerada pelos movimentos contínuos e aleatórios das próprias moléculas. Com isto, a passagem dessas partículas ocorre por difusão direta na membrana plasmática, onde moléculas de baixo peso molecular, ou altamente lipofílicas, como os gases oxigênio (O2), nitrogênio (N2) e dióxido de carbono (CO2), e até mesmo as vitaminas lipossolúveis atravessam facilmente a membrana, se dissolvendo na matriz lipídica. A molécula da água, mesmo apresentando característica hidrofílica, consegue transpor a membrana com facilidade, seja devido ao seu pequeno tamanho, ou devido à energia cinética gerada pela própria molécula. Exemplo de difusão ocorre quando dissolvemos cloro na piscina. Após um tempo o cloro irá se difundir por todo o espaço, permitindo que toda a água apresente a mesma concentração das partículas. Da mesma forma, a maioria dos fármacos atravessa a barreira placentária por difusão, possibilitando a passagem da gestante para o feto, por apresentarem baixo peso molecular. Assim, moléculas grandes como a insulina ficam vedadas a esse tipo de transporte, sendo incapazes de atravessar a placenta e alcançar o feto. Outra situação é a troca de O2 e CO2 nos tecidos e sangue. A concentração de O2 no sangue é sempre maior que nas células dos tecidos, fazendo com que este gás se difunde do sangue para as células, a medida em que o CO2 presente nos tecidos se difunde para o sangue, que se apresenta em menor concentração. Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/bioquimica/difusao-simples/ A absorção do fármaco é determinada pelas propriedades físico-químicas, pela formulação e pela via de administração do fármaco. As formas de dosagem (p. ex., comprimidos, cápsulas ou soluções), constituídas pelo fármaco e por outros ingredientes, são formuladas para serem administradas mediante várias vias (p. ex., oral, bucal, sublingual, retal, parenteral, tópica e por inalação). Independentemente da via de administração, os fármacos devem estar em solução para serem absorvidos. Assim, as formas sólidas (p. ex., comprimidos) devem ser capazes de se desintegrarem e se desagregarem. A não ser que se administre por via intravenosa, o fármaco deve ultrapassar várias membranas celulares semipermeáveis antes de alcançar a circulação sistêmica. As membranas celulares são barreiras biológicas que inibem, de modo seletivo, a passagem de moléculas de fármacos. As membranas são compostas, principalmente, de uma matriz lipídica bimolecular, que determina as características de permeabilidade da membrana. Fármacos podem atravessar as membranas celulares por
Às vezes, várias proteínas globulares embebidas na matriz funcionam como receptores e auxiliam o transporte de moléculas através de membranas. Os fármacos se difundem através da membrana celular de uma região de alta concentração (p. ex., líquidos gastrintestinais) para outra de baixa concentração (p. ex., sangue). O índice de difusão é diretamente proporcional ao gradiente, mas também depende de solubilidade lipídica, tamanho e grau de ionização da molécula e da área da superfície de absorção. Como a membrana celular é lipoide, os fármacos solúveis em lipídios difundem-se de modo mais rápido. As moléculas menores tendem a penetrar pelas membranas mais rapidamente que as maiores. A maior parte dos fármacos é um ácido ou uma base orgânica, ocorrendo sob formas ionizadas ou não ionizadas em um ambiente aquoso. A forma não ionizada é habitualmente solúvel em lipídio (lipofílica) e difunde-se imediatamente através de membranas celulares. A forma ionizada tem baixa lipossolubilidade (mas alta solubilidade aquosa — i. e., hidrofílica) e alta resistência elétrica e, por isso, não pode penetrar facilmente na membrana celular. A proporção de forma não ionizada existente (e, dessa maneira, a capacidade do fármaco de cruzar a membrana) é determinada pelo pH do ambiente e pKa (constante de dissociação ácida) do fármaco. pKa é o pH em que as concentrações das formas ionizadas e não ionizadas são iguais. Quando o pH é mais baixo que o pKa, predomina a forma não ionizada de um ácido fraco; porém, no caso de uma base fraca, é a forma ionizada que predomina. Assim, no plasma (pH 7,4), a razão das formas não ionizadas para as ionizadas de um ácido fraco (p. ex., com pKa de 4,4) é 1:1.000; no suco gástrico (pH 1,4), a razão é inversa (1.000:1). Portanto, quando se administra um ácido fraco por via oral, a maior parte do fármaco no estômago está na forma não ionizada, favorecendo a difusão através da mucosa gástrica. Para uma base fraca com pKa de 4,4, o resultado é o inverso, ou seja, no estômago, a maior parte do fármaco está na forma ionizada. Certas moléculas com baixa lipossolubilidade (p. ex., glicose) penetram pelas membranas mais rapidamente que o esperado. Uma teoria é a difusão passiva facilitada: uma molécula transportadora na membrana combina-se de modo reversível com a molécula substrato fora da membrana celular e o complexo transportador-substrato difunde-se rapidamente através da membrana, liberando o substrato na superfície interior. Nesses casos, a membrana transporta somente substratos com configuração molecular relativamente específica e a disponibilidade dos transportadores limita o processo. O processo não requer gasto energético e não pode ocorrer transporte contra o gradiente de concentração. O transporte ativo é seletivo, requer gasto energético e pode envolver transporte contra gradiente de concentração. O transporte ativo parece limitar-se a fármacos estruturalmente semelhantes a substâncias endógenas (p. ex., íons, vitaminas, açúcares e aminoácidos). Esses fármacos são, geralmente, absorvidos de locais específicos no intestino delgado. Na pinocitose, líquidos ou partículas são tragados por uma célula. A membrana celular invagina-se, circunda o líquido ou as partículas e, em seguida, funde-se novamente, formando uma vesícula que se separa e se move para o interior da célula. É necessário gasto energético. A pinocitose provavelmente desempenha um papel pequeno no transporte de fármacos, exceto para os fármacos proteicos. Para ser absorvido, um fármaco administrado por via oral deve subsistir a ambientes com pH baixo e numerosas secreções gastrintestinais, incluindo enzimas potencialmente degradadoras. Fármacos peptídicos (p. ex., insulina) são particularmente suscetíveis à degradação e não são utilizados por via oral. A absorção de fármacos por via oral envolve o transporte através das membranas das células do trato gastrintestinal. A absorção é influenciada por
A mucosa oral possui epitélio fino e rica vascularização, o que favorece a absorção, mas o contato é, geralmente, muito breve para a absorção substancial. O fármaco colocado entre a gengiva e a bochecha (administração bucal) ou sob a língua (administração sublingual) é retido por mais tempo, exacerbando a absorção. Em geral, o estômago é o primeiro órgão no qual ocorre contato intenso entre um fármaco administrado por via oral e os líquidos GI [para revisão, ver (1 Referência geral A absorção do fármaco é determinada pelas propriedades físico-químicas, pela formulação e pela via de administração do fármaco. As formas de dosagem (p. ex., comprimidos, cápsulas ou soluções)... leia mais )]. Embora o estômago tenha uma superfície epitelial relativamente grande, sua espessa camada de muco e o tempo curto de trânsito limitam a absorção de fármacos. Essas propriedades do estômago podem influenciar na formulação e no comportamento do fármaco. Como a maior parte da absorção ocorre no intestino delgado, o esvaziamento gástrico é, geralmente, o passo limitante da velocidade. Alimentos, principalmente alimentos gordurosos, diminuem o esvaziamento gástrico (e a taxa de absorção dos fármacos), explicando por que tomar alguns fármacos com o estômago vazio acelera sua absorção. Fármacos que afetam o esvaziamento gástrico (p. ex., fármacos parassimpáticos) afetam a taxa de absorção de outros fármacos. O alimento pode exacerbar o grau de absorção de fármacos pouco solúveis (p. ex., griseofulvina), reduzi-lo para fármacos degradados no estômago (p. ex., penicilina G) ou ter pouco ou nenhum efeito. O intestino delgado tem a área de superfície mais ampla para a absorção de fármacos no trato gastrintestinal, sendo suas membranas mais permeáveis que as do estômago. Por essas razões, a maioria dos fármacos é absorvida, principalmente, no intestino delgado, e os ácidos, apesar da capacidade de atravessar membranas prontamente por serem fármacos não ionizados, são absorvidos mais rapidamente no intestino do que no estômago [para revisão, ver (1 Referência geral A absorção do fármaco é determinada pelas propriedades físico-químicas, pela formulação e pela via de administração do fármaco. As formas de dosagem (p. ex., comprimidos, cápsulas ou soluções)... leia mais )]. O pH no lúmen é 4 a 5 no duodeno, mas se torna progressivamente mais alcalino, aproximando-se a 8 na porção mais distal do íleo. A flora gastrintestinal pode reduzir a absorção. A diminuição do fluxo sanguíneo (p. ex., no choque) pode reduzir o gradiente de concentração através da mucosa intestinal e reduzir a absorção pela difusão passiva. O tempo de trânsito intestinal pode influenciar na absorção dos fármacos, em particular naqueles que são absorvidos por transporte ativo (p. ex., vitaminas B), que se dissolvem lentamente (p. ex., griseofulvina) ou que são polares (com baixa solubilidade lipídica, p. ex., muitos antibióticos). Para otimizar a adesão, os médicos devem prescrever suspensões orais e comprimidos mastigáveis para crianças < 8 anos. Em adolescentes e adultos, administra-se a maioria dos fármacos por via oral na forma de comprimidos ou cápsulas principalmente por conveniência, economia, estabilidade e aceitação do paciente. Como as formas sólidas dos fármacos devem se dissolver antes que possa ocorrer a absorção, o índice de dissolução determina a disponibilidade do fármaco para a absorção. A dissolução, se for mais lenta que a absorção, torna-se o passo limitante da velocidade. A manipulação da formulação (a forma do fármacos como sal, cristal ou hidrato) pode alterar o índice de dissolução e, assim, controlar a absorção total.
Os fármacos administrados por via intravenosa entram diretamente na circulação sistêmica. Entretanto, os fármacos aplicados por via intramuscular ou subcutânea (SC) devem atravessar uma ou mais membranas biológicas até alcançar a circulação sistêmica. Se os fármacos proteicos, com massa molecular > 20.000 g/mol, forem injetados por via intramuscular ou subcutânea, o movimento através de membranas capilares é tão lento que a maior parte da absorção acontece pelo sistema linfático. Nesses casos, a liberação do fármaco para a circulação sistêmica é lenta e, com frequência, incompleta, em razão do metabolismo de primeira passagem pelas enzimas proteolíticas no sistema linfático. A perfusão (fluxo sanguíneo/grama de tecido) influencia amplamente a absorção capilar de moléculas pequenas injetadas por via intramuscular ou subcutânea. Assim, o local da injeção pode influenciar o índice de absorção. A absorção após a injeção intramuscular ou subcutânea pode ser retardada ou errática para sais de bases e ácidos pouco solúveis (p. ex., forma parenteral da fenitoína) e em pacientes com perfusão periférica prejudicada (p. ex., durante hipotensão ou choque). As formas de liberação controlada são projetadas para reduzir a frequência da dose de fármacos com meia-vida curta de eliminação e duração de efeitos. Essas formas também imitam a flutuação da concentração plasmática do fármaco, propiciando um efeito terapêutico mais uniforme e minimizando os efeitos adversos. O índice de absorção é reduzido pelo revestimento de partículas do fármaco com cera ou outro material insolúvel em água, pela incrustação do fármaco em uma matriz que a libere lentamente durante trânsito pelo trato gastrintestinal ou pelo fato de tornar o fármaco mais complexado com resinas de troca iônica. A maior parte da absorção dessas formas acontece no intestino grosso. Esmagar ou fragmentar um comprimido de liberação controlada pode ser perigoso. As formas de liberação controlada transdérmica são planejadas para liberar o fármaco por períodos extensos, às vezes por vários dias. Os fármacos para liberação transdérmica devem ter características adequadas de penetração dérmica e alta potência, uma vez que o índice de penetração e a área de aplicação são limitados. Muitas formas parenterais não intravenosas são estruturadas para manter as concentrações plasmáticas do fármaco. A absorção de antimicrobianos pode ser estendida pelo uso da forma do sal relativamente insolúvel (p. ex., penicilina G benzatina) injetada por via intramuscular. Para outros fármacos, suspensões ou soluções em veículos não aquosos (p. ex., suspensões cristalinas de insulina) são projetadas para retardar a absorção. Clique aqui para acessar Educação para o paciente O que é necessário para uma difusão simples?Na difusão simples, as substâncias entram e saem da célula por meio da membrana apenas pela força do gradiente de concentração. A velocidade do processo depende do tamanho das moléculas a serem transportadas e da solubilidade delas em lipídios.
Quais são as duas condições principais para que ocorra difusão simples em uma célula?a) A membrana deve ser impermeável à substância que deseja entrar ou sair da célula e deve haver diferença de concentração entre o meio externo e interno. b) A membrana deve ser permeável à substância que deseja entrar ou sair da célula e deve haver a mesma concentração no meio externo e interno.
Quando ocorre difusão simples?Para que todo esse processo de igualar a concentração aconteça, podem ocorrer dois tipos de difusão: a difusão simples, aquela em que o soluto não precisa de facilitadores para passar pela membrana e, a difusão facilitada, quando o soluto passa pela membrana com o auxílio de uma proteína.
Quais são as características da difusão simples?A difusão simples consiste no transporte de substâncias permeáveis à membrana. Estas, em solução, podem fluir de dentro para fora da célula ou vice-versa, de forma espontânea. Esse processo ocorre de uma região com maior concentração de partículas para uma com concentrações menores.
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Quais são as condições fundamentais para que ocorra a difusão simples?
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