BIOLOGIA

Movimiento del agua y los solutos


La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras.

Para entender los sucesos que acontecen es necesario refrescar los conceptos de


potencial de agua

difusión

ósmosis
Potencial de agua


El potencial de agua es la tendencia del aguaa moverse de un área de mayor concentración a una de menor concentración. Las moléculas de agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energía potencial entre el punto donde se encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presión y la gravedad son dos de los orígenes de este movimiento.

Recuerde por ejemplo el ciclo hidrológico en el cual el agua fluye de las partes altas a las bajas, aligual que el agua de lluvia cae de las nubes, y para volver a formar parte de ellas es necesario que el sol la evapore. La energía es necesaria tanto para mantener este ciclo, como para llevar el agua a una zona alta.

Difusión simple


La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración. Dado que las moléculas decualquier sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura esta por encima de cero absoluto (0 grados Kelvin, o -273 oC), existe una disponibilidad de energía para que las mismas se muevan desde un estado de potencial alto a uno de potencial bajo. La mayoría de las moléculas se mueven desde una concentración alta a una baja, es decir el movimiento neto es desde altas concentraciones abajas concentraciones.



Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_13.html
Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema.

Células y Difusión



Entre las pocas moléculas simples que pueden cruzar la membrana celular por difusión seencuentran gases como nitrógeno, el anhídrido carbónico y el oxígeno. También difunden moléculas sin carga como el etanol y resulta ligeramente permeable al agua y a la urea.
Para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.
La difusión constituye una de lasprincipales formas de movimiento de sustancias entre las células y una de las formas en que las pequeñas moléculas cruzan la membrana celular.
El intercambio de gases en branquias y pulmones es consecuencia de fenómenos de difusión. El anhídrido carbónico se regenera constantemente dado que es producido en las células como consecuencia de fenómenos metabólicos, y como la fuente está en elinterior de la célula, el flujo neto del CO2 es hacia el exterior de la célula. Los procesos metabólicos, requieren usualmente oxígeno, cuya concentración es mayor en el exterior de la célula, por lo tanto su flujo neto es hacia el interior.
El primer paso de la difusión pasiva en el entorno celular, es el movimiento de una molécula desde la solución acuosa a la porción hidrofóbica de la bicapafosfolipídica.


La medida de la "fobia" al agua de una molécula, esta dada por su coeficiente de partición K.



Donde K es la constante de equilibrio de la partición entre aceite y agua. (para el caso de la membrana se analiza Cm, la concentración en el centro de la bicapa hidrófoba).
K es una medida de la tendencia de una molécula a "huir" del agua, a mayor K, mayor es laposibilidad de disolución de una molécula en la bicapa lipídica.
La velocidad de difusión (dn/dt expresada en mol/s) de moléculas pequeñas a través de una membrana esta dada por una variante de la Ley de Fick y de acuerdo a ella, la misma es proporcional a la diferencia de concentraciones a ambos lados de la membrana (C1aq-C2aq). Además, para una membrana de superficie A y de espesor x, es proporcional...