osmosis

Efecta de la ósmosis en las células

LA CÉLULA es un sistema abierto que intercambia materia con su medio, sumergido en un baño que a su vez está constituido por una solución acuosa de iones, albúmina, glicerol, etcétera.

Cuando se trata de un organismo animal, en el interior de sus células se encuentra el citoplasma que es una solución acuosa viscosa cuyos solutos (proteínas solubles,azúcares, aminoácidos y iones) producen efectos osmóticos. La célula también está constituida por un núcleo y organelos como ribosomas y mitocondrias.

La importancia de la descripción osmótica de la célula radica en que este mecanismo describe el intercambio de solvente de la célula con el baño en que se encuentra sumergido. El intercambio de solutos ha llevado a considerar un proceso de diferentenaturaleza a los termodinámicos, denominado "transporte activo". Además, por la presencia de iones como parte de los solutos, el fenómeno osmótico se ve modificado por el efecto Donnan, que se ha incorporado a la teoría termodinámica de los procesos de transporte, gracias a que tal efecto está representado por potenciales, cuya formulación electrostática modifica el potencial químico, y por lo mismoes capaz de contrarrestar los efectos de presiones y concentraciones. Por consiguiente, el equilibrio puramente mecánico se altera por la presencia de un potencial electrostático, al grado que es posible el equilibrio entre dos soluciones a iguales presiones y con diferente concentración de iones.

La aplicación de los conceptos termodinámicos a la membrana celular pone de manifiesto unadificultad conceptual que se origina en la aplicación de conceptos macroscópicos a nivel de la escala celular.

La membrana celular es una frontera con un espesor de alrededor de cien Angstroms. En esta dimensión no es posible definir una temperatura o una presión, debido a que los procesos involucran un pequeño número de moléculas. No se puede hablar ni siquiera de mil moléculas en una porción de lamembrana; mientras que los procesos hidrodinámicos reportan más de mil billones de moléculas.

No obstante esta dificultad, no es de extrañar los casos en que los conceptos macroscópicos siguen utilizándose en una escala de pocas moléculas, por ejemplo, la hidrodinámica de capilares sigue siendo válida en la descripción de datos experimentales en radios del orden de unas cuantas docenas demoléculas.1

Los conceptos termodinámicos a la escala de la membrana celular cobran vigencia debido a la evidencia experimental.

El efecto osmótico en las células se verifica directamente por el fenómeno llamado "plasmólisis". Esto ocurre cuando una célula viva se introduce en un vaso con agua destilada. A consecuencia de que el líquido celular consta de una solución acuosa a cuyos solutosdisueltos se les impide fluir al exterior, producen una tensión de absorción tal, que ocurre un flujo osmótico a través de la membrana celular, y el agua fluye al intenor de la célula; ésta se hincha lentamente hasta llegar el momento en que estalla, dispersando su contenido celular en el agua destilada.

En cambio, si una célula viva, en lugar de ser introducida en agua destilada, se introduce en unasolución que posee un valor de presión osmótica mayor a la dada por el plasma celular (solución hipotónica), la célula disminuye de tamaño, adquiriendo aspecto de mórula por el paso del solvente intracelular al exterior. Si la solución en la que se coloca la célula no provoca ningún cambio por el flujo osmótico, ya sea interior o exterior a la célula, se le llama solución isotónica. Esta últimasolución nos da una medida de la "fuerza" con que la célula enlaza sus moléculas de agua y su determinación representa un método empleado por De Vries y Donders (1886); éste consistía en colocar una célula viva, sucesivamente, en soluciones: acuosas que contenían concentraciones crecientes de un soluto cualquiera, hasta alcanzar ese punto crítico en que la célula ya no puede mantener sus...