home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar


Ósmosis y tonicidad

Ósmosis
Figura 1. Sistema en el que la membrana es permeable a todas las moléculas (agua y azúcar)

figura 2

Figura 2. Sistema en el que la membrana es permeable solo al agua.

Como ósmosis se entiende la difusión de un solvente a través de una membrana con permeabilidad selectiva. Utilizaremos principalmente el agua, disolvente universal, para las explicaciones.

La ósmosis ocurre siempre que la concentración de agua sea diferente a ambos lados de la membrana, y a través de este proceso es que se produce la gran mayoría del intercambio de sustancias en los seres vivos, entre las células y el medio que la rodea, usando como frontera divisoria la membrana plasmática. Primero utilizaremos un ejemplo descriptivo en membranas no vivientes para ilustrar con facilidad el proceso, y luego lo haremos usando membranas vivientes.

Si a ambos lados de una membrana selectiva hay agua destilada, no se produce ósmosis neta alguna aunque las moléculas de agua se mantengan atravesando la membrana por difusión constantemente. Mas sin embargo, si la concentración de soluto difiere entre ambos lados de la membrana, la concentración de agua será también diferente, ya que si la concentración de soluto crece la de agua decrece. Cuando volúmenes iguales de soluciones con diferente concentración de soluto están separados por una membrana que es permeable a todas las moléculas presentes en el sistema (figura 1), se produce ósmosis tanto de soluto como de agua, cada uno desde la zona de mayor concentración a la de menor concentración hasta alcanzar eventualmente el equilibrio (ambos compartimientos con la misma concentración). Si la situación es otra, y la membrana es permeable solo al agua (impermeable al soluto) se obtiene un resultado algo diferente (figura 2), ahora el agua comienzan a difundir desde el compartimiento con mayor concentración (de agua) hacia el de menor concentración, y este movimiento se mantendrá hasta que las concentraciones en ambos lados de la membrana sean iguales. Note que en este caso solo se mueve el agua, de modo que se produce un cambio notable en el volumen de solución entre los dos compartimientos cuando se ha alcanzado el equilibrio.

Hay un hecho importante que se ha producido en el segundo caso y es que ha subido el nivel en el lado derecho del tubo en U en relación con el lado izquierdo.  La diferencia entre los niveles de la solución supone también una diferencia de presión hidrostática entre ambas columnas de líquido, que ha nacido resultado de la ósmosis, de modo que podemos hablar de presión osmótica ya que la "fuerza" de la ósmosis, que es la que impide el regreso del agua al lado de menor nivel, se ha igualado con la "fuerza" de empuje de la presión hidrostática tendiente a regresar el agua a ese lado. Evidentemente si retiramos la membrana ambos niveles se igualan, y lo mismo sucede si colocamos una membrana permeable a soluto y solvente.

Desde el punto de vista de la ósmosis la disminución de la concentración del agua en una solución depende del número, y no del tipo, de partícula en disolución, ya que lo mismo un ion que una molécula en la solución hará desplazar una molécula de agua a través de la membrana para buscar el equilibrio. La concentración total de todas las partículas de soluto en una solución se conoce como la osmolaridad de la solución.

Conceptualmente, la osmolaridad, que se mide en osmoles de soluto por litro (Osm/L) de solvente, como medida de la concentración de una solución, difiere del concepto estándar de molaridad que se usa en química. La diferencia proviene del hecho de que algunas sustancias se disocian en iones al disolverse y otras no. Esto implica que no hay una correspondencia uno-a-uno entre molaridad y osmolaridad. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) se disocia en iones Na+ y Cl-. Por tanto, por cada mol de NaCl disuelto hay dos osmoles de partículas de soluto, ya que ambos iones, Na+ y Cl-, afectan la presión osmótica de la disolución.


El ejemplo mostrado en la figura 2 imita a los eventos osmóticos que se producen a través de la membrana plasmática de la célula viva y existe una gran diferencia entre los casos de células de plantas y de animales. Las células de las plantas tienen paredes rígidas externas a la membrana plasmática y el agua puede difundir al interior de la célula haciendo crecer la presión hidrostática interior. Cuando la presión hidrostática interior alcance el valor de la presión osmótica, se detiene el proceso de ósmosis (no entra más agua a la célula). Para el caso de las células de los animales, este cambio de la presión hidrostática en el interior de la célula no se produce ya que no existen las paredes rígidas de las plantas. Los desbalances osmóticos hacen que las células de los animales se inflen o se encojan debido a la ganancia o pérdida netas de agua hasta que las concentraciones dentro y fuera de la célula se equilibren, o la membrana se estire hasta el punto de la rotura.

De esto último llegamos a un importante concepto, la tonicidad, concepto vinculado con la presión osmótica pero no idéntico. La tonicidad se puede definir como la habilidad de una solución para cambiar la forma o el tono de una célula al alterar el volumen de agua en su interior. Note aquí que solo los solutos no penetrantes a la membrana como en el sistema 2 son los que le dan la tonicidad a la solución. Si el soluto puede penetrar la membrana tanto como el agua, ambos se mueven desde y hacia la célula y no producen cambios en su forma.

La soluciones con concentraciones de solutos no penetrantes iguales a las del interior de la célula (0.9% salina o 5% de glucosa) son isotónicas. Las células expuestas a tal solución conservan su forma y no sufren ganancia ni perdida de agua. Como usted habrá podido suponer, la mayoría de los fluidos extracelulares son isotónicos, del mismo modo deben serlo los fluidos que se administran por vía intravenosa. Las soluciones con concentraciones de solutos no penetrantes mayores que el de la célula son hipertónicas y una célula expuesta a tal solución se encoge al perder agua. En caso contrario, si la concentración de la solución en solutos no penetrantes es menor que la del interior celular se dice que es hipotónica y rápidamente hace difundir agua al interior de las células inmersas en ella.

Un caso extremo de hipotonicidad es el agua destilada, ya que en ella no hay soluto alguno disuelto, si una célula se somete a un ambiente de agua destilada el agua continuará entrando a la célula a fin de equilibrar las concentraciones interna y externa hasta hacer que esta explote.



Para ir al índice general del portal aquí.