Soluciones
En la célula vamos a encontrar una membrana selectiva que permite el paso de determinadas sustancias. Esta membrana separa el medio extracelular del medio intracelular, dos medios con composiciones iónicas muy distintas y donde existe un desequilibrio electroquímico.
La sustancia más abundante que difunde a través de la membrana celular es el agua. Sin embargo, la cantidad que difunde en ambas direcciones está equilibrada de una manera tan precisa que se produce un movimiento neto cero de agua, por lo que el volumen celular permanece constante.
Aun así, puede que en ciertas condiciones se pueda producir una diferencia de concentración del agua a través de la membrana, al igual que se puede producir una diferencia de concentraciones de otras sustancias. Cuando esto ocurre, se produce un movimiento neto de agua a través de la membrana celular, haciendo que la célula se hinche o se contraiga, dependiendo de la dirección del movimiento del agua.
Este proceso de movimiento neto del agua que se debe a la producción de una diferencia de la concentración del agua se denomina osmosis. El concepto de ósmosis se define como una difusión pasiva, caracterizada por el paso de agua a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida a la más concentrada. Cuando se establece el equilibrio, el gradiente de concentración es cero, este equilibrio electroquímico se conoce como equilibrio Gibbs Donnan.
Para entender mejor la osmosis, imagine que disponemos de dos concentraciones separadas por una membrana semipermeable, donde en un lado hay agua pura (concentración más diluida), y en otro una solución concentrada (concentración más concentrada). Sabemos por tanto, que el agua atraviesa más fácilmente la membrana que cualquier otro soluto.
Debido a la diferencia de concentraciones de ambas soluciones, el agua de la concentración más diluida atraviesa la membrana semipermeable, dirigiéndose hacia la concentración más concentrada con el fin de igualar ambas concentraciones. Al final se establece el equilibrio, donde el gradiente de concentración es igual a cero, estableciéndose el equilibrio.
Tonicidad
La capacidad de una solución extracelular de mover el agua hacia adentro o hacia afuera de una célula por ósmosis se conoce como su tonicidad. La tonicidad de una solución está relacionada con su osmolaridad, que es la concentración total de todos los solutos en la solución.
Una solución con osmolaridad baja tiene pocas partículas de soluto por litro de solución, mientras que una solución con alta osmolaridad tiene muchas partículas de soluto por litro de solución. Cuando soluciones de osmolaridades diferentes son separadas por una membrana permeable al agua, pero no al soluto, el agua se moverá desde el lado con menor osmolaridad hacia el lado con mayor osmolaridad.
Se utilizan tres términos hipotónica, isotónica e hipertónica para comparar la osmolaridad de una célula con la osmolaridad del líquido extracelular alrededor de ella.
Importante: cuando usamos estos términos, solo tomamos en cuenta los solutos que no pueden cruzar la membrana.
Si el líquido extracelular tiene una menor osmolaridad que el líquido al interior de la célula, se dice que es HIPOTÓNICO (hypo = menos que) con respecto a la célula, y el flujo neto de agua será hacia el interior de esta.
SOLUCIONES ISOTÓNICAS, HIPOTÓNICAS E HIPERTÓNICAS
Ejemplo de soluciones:
- NaCl 0,4%.
- Dextrosa 2,5%.
En el caso contrario, si el líquido extracelular tiene una mayor osmolaridad que el citoplasma de la célula, se dice que es HIPERTÓNICO (hyper = mayor que) con respecto a ella y el agua saldrá de la célula a la región de mayor concentración de soluto.
Ejemplo de soluciones:
- NaCl 3% (se usa en pacientes con hiponatremia).
- Dextrosa al 10% (suero glucosado, se usa en pacientes con hipoglucemia).
- Dextrosa 15% y 20%.
En una solución ISOTÓNICA (iso = igual), el líquido extracelular tiene la misma osmolaridad que la célula y no habrá ningún movimiento neto de agua hacia adentro o hacia afuera de esta.
Ejemplos de soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas:
Hipotónico, hipertónico e isotónico son términos relativos: describen cómo se comparan dos soluciones en cuanto a su osmolaridad.
Por ejemplo, si la osmolaridad (concentración de solutos) del líquido dentro de la célula es mayor que la del líquido circundante, el interior de la célula es hipertónico con respecto al líquido que la rodea, mientras que el líquido extracelular es hipotónico con respecto al interior de la célula.
Si una célula se coloca en una solución hipertónica, el agua saldrá de la célula y la célula se encogerá. En un ambiente isotónico, las concentraciones relativas de soluto y agua son iguales en ambos lados de la membrana. No hay ningún movimiento neto del agua, por lo que no hay cambios en el tamaño de la célula. Cuando una célula se coloca en un ambiente hipotónico, entrará agua a la célula y esta se hinchará.
Mantener este equilibrio de agua y solutos es muy importante para la salud.
En el caso de una célula animal es hipotónica si a ésta le entra agua, por lo que se hinchará hasta el punto de explotar.
Si es hipertónica la célula pierde agua y se produce una crenación (la verá encogidas a comparación de la forma normal de un eritrocito).
La presión hidrostática que ejerce el agua para entrar o para salir se denomina presión osmótica y viene regulada por las concentraciones y la temperatura.
En el siguientes video se observan glóbulos rojos en una disolución hipertónica y en una disolución hipotónica. Cuando los glóbulos rojos están en una solución hipertónica, para igualar concentración liberan agua, quedándose “secos”, lo que provoca su muerte.
Cuando la disolución es hipotónica, los glóbulos rojos tienden a tomar agua e inflarse, provocando en ocasiones la rotura o lisis celular.
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