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La regla principal para que una sustancia no electrolítica
pueda atravesar la membrana es que exista un gradiente de concentración fuerte,
de modo que el sistema tenga una enorme tendencia al equilibrio, lo cual a su
vez genera una gran energía potencial que mueve a las sustancias. La segunda
regla es que la membrana debe ser permeable “penetrable” por la sustancia en
cuestión. Uno de los factores que afecta esa penetrabilidad es, por ejemplo, la
polaridad de la molécula. Con los primeros experimentos hechos para determinar
la naturaleza química de la membrana, nos dimos cuenta que en su mayoría
tratamos con una membrana apolar, por lo que es más fácil que pasen sustancias
apolares. El oxígeno molecular es un ejemplo de una molécula perfectamente
apolar que puede atravesar la membrana celular con relativa facilidad.
Figura 27. Transporte pasivo. Las sustancias
fluyen desde la región de mayor concentración a la de menor concentración sin
gasto de energía (YouTube)
Otra característica es el tamaño, resulta evidente que, en
una estructura apretujada y vibrante como la membrana, las moléculas más
grandes no podrán encontrar fisuras por donde insertarse ya que estas van y
vienen con extremada rapidez. Las moléculas pequeñas pueden insertarse con suma
facilidad en dichas fisuras y por lo tanto atravesar la membrana. En otras
palabras, las moléculas pequeñas atravesaran con más facilidad la membrana
desde que no posean cargas.
De esta manera podemos resumir que, para moléculas apolares
o con polaridades leves el paso a través de la membrana es simple, desde que la
molécula sea pequeña, por ejemplo, el dioxígeno, dióxido de carbono, monóxido
de nitrógeno y agua. En contraste, moléculas grandes y polares como los
azucares, los aminoácidos, los intermediarios fosforilados exhiben una
penetración en membrana muy baja. De esta manera decimos que las membranas
biológicas son semipermeables, siendo penetradas por ciertas sustancias con
suma facilidad, pero a otras sustancias siendo una barrera muy efectiva. Es
cierto que la membrana necesita dar paso a moléculas de importancia como los
carbohidratos o los aminoácidos, pero para esto emplea mecanismos diferentes
que no tienen que ver con los lípidos de la membrana. A este tipo de movimiento
a través de la membrana lo denominamos transporte pasivo, en el sentido de que
no requiere la intervención de sustancias de apoyo o de energía por parte de la
célula.
Filtración es el movimiento de agua y moléculas de soluto a
través de la membrana de la célula debido a la presión hidrostática generada
por el sistema cardiovascular. Dependiendo del tamaño de los poros de membrana,
solamente los solutos de cierta medida pueden pasar a través de ellos. Por
ejemplo, los poros de membrana de la cápsula de Bowman en los riñones son muy
pequeños, y solamente las albúminas las proteínas más pequeñas, tienen la
posibilidad de ser filtradas a través de ellos. Por otro lado, los poros de
membrana de las células del hígado son extremadamente grandes, permitiendo a
toda una variedad de solutos pasar a través de ellos y ser metabolizados.
Si la célula es puesta en un ambiente con solutos en menor
cantidad que su ambiente interno, el agua del ambiente empieza a ingresar a la
célula intentando igualar las concentraciones de la célula, lo que hace que
esta se hinche como un globo hasta explotar. Este tipo de ambientes se denomina
hipotónico o hipo-osmótico, y al mecanismo por medio del cual la célula se
hincha y explota se le denomina lisis. Un ambiente en equilibrio con la célula
se denomina isotónico o iso-osmótico. En ambientes levemente hipertónicos o
isotónicos, la célula puede recuperarse al hacer que los solutos se muevan a
través de la membrana, pero hacer esto regularmente requiere un esfuerzo de la
célula, es decir, invertir energía.
El proceso de ósmosis es muy importante en una amplia
variedad de funciones del cuerpo. Por ejemplo, en los seres humanos, el tracto
digestivo segrega varios litros de fluidos al día, los cuales son reabsorbidos
por el intestino grueso “y si no tendrás diarrea” en cuyo caso deberás
enfrentar el prospecto de una deshidratación rápida. Las células de los
animales se encuentran sumergidas en un líquido denominado linfa, matriz
extracelular o sangre, cualquiera de los cuales es isotónico con respecto al
interior de la célula, de modo tal que estas no alteran sus volúmenes, aunque
el flujo de sustancias entre el interior y el exterior es bastante activo. Las
plantas usan la ósmosis en formas diferentes, a diferencia de las células
animales, las células de las plantas son hipertónicas con respecto a sus
fluidos internos. Como resultado existe la tendencia a que el agua de los
fluidos ingrese a las células, causando la aparición de una presión constante
contra la pared celular vegetal denominada presión de turgencia (YouTube).
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