Transporte de membrana 1 (Osmosis)

Las células vivas están bañadas por un líquido, el cual puede ser el líquido extracelular del cuerpo humano, el agua en donde nada un organismo unicelular como la amiba o las paredes celulares saturadas de agua de una planta joven. La membrana plasmática separa el citoplasma líquido de la célula de su ambiente líquido.

Los líquidos tienen algunas características las cuales son necesarias de comprender en el estudio del transporte por las membranas:

1. Un fluido es cualquier sustancia que puede moverse o cambiar de forma en respuesta a las fuerzas externas, sin romperse, se encuentre es estado líquido o gaseoso.
2. La concentración de moléculas en un fluido es una unidad de volumen determinada.
3. Un gradiente es la diferencia física entre dos regiones del espacio, de tal manera que las moléculas tienden a moverse de una región a otra. Las células con frecuencia encuentran gradientes de concentración, presión y carga eléctrica.
Debido a que el citoplasma de una célula es muy diferente del líquido extracelular, los gradientes de concentración, carga eléctrica y, en ocasiones de presión, atraviesan la membrana plasmática, la cual ejecuta dos tipos de movimiento:
Transporte pasivo.
Transporte activo.

Transporte pasivo, en el cual no se requiere gasto de energía por parte de la célula.

La Difusión es el movimiento neto de las moléculas en un fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de baja concentración producidas por el gradiente de concentración.

La difusión puede presentarse:

a) De una parte de un fluido a otra.
b) Por una membrana que separa los dos compartimientos que contienen líquidos.
Mientras mayor sea el gradiente de concentración, más rápida será la difusión.
Si no intervienen otros procesos, la difusión continuará hasta que se elimine el gradiente de concentración.
La difusión no puede impulsar las moléculas con rapidez a grandes distancias.
Muchas moléculas atraviesan las membranas plasmáticas por difusión, guiadas por las diferencias de concentración entre el citoplasma y el medio externo. Las moléculas cruzan la membrana plasmática en diferentes partes y con diferente rapidez, dependiendo de las propiedades de la molécula en cuestión. Por lo tanto, se dice que las membranas plasmáticas poseen permeabilidad diferencial: permiten el paso de algunas moléculas, o su difusión en forma más rápida que otras.
Agua, gases disueltos como el oxígeno, el bióxido de carbono) y moléculas solubles en lípidos (como el carbón etílico y la vitamina A) se difunden fácilmente al cruzar la bicapa de fosfolípidos. A este proceso se le denomina difusión.

El agua, al igual que cualquier otra molécula, se mueve mediante difusión de regiones de alta concentración de agua a las de baja concentración. Sin embargo, la difusión del agua que cruza las membranas permeables diferenciales es tan importante, que se le ha dado un nombre especial: ósmosis (de la raíz griega osmos: impulso o empuje).

Una membrana con permeabilidad diferencial consta de una hoja impermeable perforada con pequeños poros que permiten que las moléculas de agua pasen por ellos, pero no moléculas mayores como el azúcar
Suponga que hacemos una bolsa de una membrana con permeabilidad diferencial, la llenamos con una solución de azúcar (soluto), la amarramos por el extremo y colocamos la bolsa en un vaso de agua pura; la bolsa se hinchará y si es lo suficientemente débil, estallará ¿Por qué?

Si usted pudiera ver las moléculas individuales, notaría que hay dos categorías de moléculas de agua en la solución de azúcar dentro de la bolsa, moléculas de agua “libres”, separadas de los azúcares, y moléculas de agua “ligadas”, unidas a los azúcares mediante puentes de hidrógeno.

En el agua pura que se encuentra fuera de la bolsa, claro está que sólo hay moléculas de agua libre que pueden difundir por los poros de la membrana, pero las moléculas de agua ligadas no, porque están unidas, al menos temporalmente, a los voluminosos azúcares. Por lo que la concentración de moléculas de agua libres es menor dentro de la bolsa que el agua fuera de la misma.

Este gradiente de concentración del agua favorece el movimiento de las moléculas de agua libres desde el agua pura que se encuentra fuera de la bolsa hasta la solución de azúcar dentro de la misma. La bolsa se hincha conforme más moléculas de agua entran a ella, en comparación con las que la abandonan. El azúcar de ninguna manera puede escaparse, de tal forma que la concentración de agua libre dentro de la bolsa siempre es más baja que el agua pura fuera de ella.

Debido a que todas las células contienen sales disueltas, proteínas, azúcares, etc., el flujo de agua por la membrana plasmática depende de la concentración de agua en el líquido que baña las células. Los fluidos extracelulares de los animales generalmente son isotónicos (“de la misma fuerza”) hacia el interior de las células corporales; esto es, la concentración de agua es igual dentro o fuera de la misma, por lo tanto, no hay una tendencia neta del agua, ya sea a entrar o salir de las células.

Si una célula se encuentra en una solución cuya concentración de soluto sea mayor que la de su citoplasma (esto es, si la solución tiene una concentración de agua menor) el agua de la célula saldrá por ósmosis.

La célula se encogerá (plasmólisis)hasta que las concentraciones de agua dentro y fuera se igualen. El medio que hace que el agua salga por ósmosis recibe el nombre de hipertónico (“de mayor fuerza”)

Por el contrario, si la solución o medio externo tiene poco o ningún soluto (más moléculas de agua “libre”), el agua entrará a la célula, haciendo que se ponga turgente (hinche). La solución que hace que entre agua por ósmosis recibe el nombre de hipotónica (“de menor fuerza”)

La ósmosis a través de las membranas es importante para el funcionamiento de muchos sistemas biológicos incluyendo la absorción de agua por las raíces de la planta, la del agua de la dieta y la reabsorción de agua y minerales en los riñones.