FENOMENOS DE DIFUSION

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Teniendo en cuenta lo anterior diremos que algunos solutos pueden pasar la membrana si tienen una estructura pequeña que le permita pasar por los anillos.

La fuerza que permite este trasporte es la presión osmótica que se relaciona con el gradiente de concentración de solutos del medio interior respecto al exterior.

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Figura 3: Molécula de NaCl

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Al entender las estructuras de los solutos (Fig. 3,4 y 5) que teníamos en la bolsa de celofán podemos decir que el NaCl es la molécula más pequeña lo que le permite atravesar la membrana.

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- - - - Membrana (Celofán)

Molécula de NaCl[pic 59]

Molécula de Glucosa[pic 60]

Molécula de Almidón[pic 61]

Este mecanismo, conocido como ósmosis o difusión pasiva, fue descubierto accidentalmente en 1937 por el científico alemán Wilhelen Thalheiner que observó la presencia de una fina capa de polvillo blanquecino formada sobre las salchichas y embutidos envueltos en celofán. Cada día tenía que limpiar los embutidos antes de ponerlos a la venta, operación que debía repetir por varios días hasta que ya no se formaba el polvillo. Reconoció que aquel polvillo que recubría el celofán de los embutidos era básicamente urea proveniente de la carne de la salchicha.4

Podemos ver (Fig. 6) como debido a su tamaño menor y a sus propiedades como energía iónica permiten que las moléculas de NaCl atraviesen la membrana para equilibrar la concentración ya que adentro se encuentra un medio hipertónico con relación al exterior.

En el caso de las células vivas, el proceso de difusión simple se establece a través de la membrana celular, por lo que de hecho existen tres procesos de difusión encadenados, una difusión que ocurre en el medio de mayor concentración, una difusión que ocurre en el medio de separación y una difusión que ocurre en el medio de menor concentración. Como el proceso limitante de la velocidad es la difusión a través del medio de separación, se puede simplificar un modelo donde el flujo de partículas depende de la diferencia de concentración entre ambos lados del medio de separación y del tipo de interacciones que presente la molécula que va a atravesar la membrana con ese medio. Las moléculas que pueden atravesar con facilidad las membranas celulares, debido a este fenómeno, son únicamente las de los gases (por ejemploCO2, O2), las moléculas hidrofóbicas (por ejemplo benceno) y las moléculas polares pequeñas (por ejemplo H2O y etanol), esto es así debido a que las moléculas hidrofóbicas y apolares son solubles en la región central apolar de la bicapa lipídica, y las moléculas polares pequeñas son lo suficientemente pequeñas como para que las interacciones desfavorables se vean compensadas por un aumento de la entropía del sistema. Por otra parte, las moléculas polares grandes tales como la glucosa, los aminoácidos y las moléculas cargadas o iones (H+, Na+, Cl+ y Ca2+) establecen interacciones de transporte activo.

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué tipo de membrana (de acuerdo a su permeabilidad) le sugiere el experimento realizado con las bolsas de papel celofán? ¿Por qué?

R/: La membrana plasmática, por el tipo de moléculas que la componen, es de naturaleza no polar. Las moléculas no polares tendrán libre paso a través de ella, dependiendo de su grado de solubilidad en lípidos y de su tamaño; a mayor liposolubilidad, la penetración es más rápida.

2. ¿Qué tipos de difusión se presentan en las células? Descríbalos brevemente y compárelo con el tipo de difusión se dio en la membrana de celofán.

R/: Osmosis: Se origina difusión de agua a través de la membrana. En este proceso se crea un movimiento de agua en una dirección tal que las concentraciones se igualan.

Transporte mediado por transportador: Las moléculas cruzan la membrana celular por difusión simple o son aceleradas por proteínas de transporte incrustadas en la membrana.

El tipo de difusión que se dio en la membrana de celofán fue osmosis ya que la solución acuosa se separa de la membrana con permeabilidad selectiva de un solvente puro y esta origina una difusión de agua a través de la membrana. Por otra parte en la difusión simple se presenta un acarreo mediado por transportador ya que el transporte mediado por proteínas es impulsado por el gradiente de concentración del almidón y este se conoce como difusión facilitada.

3. ¿Qué relación existe entre la presión osmótica y la concentración de solutos en una solución?

R/: La presión osmótica estará dada entonces por la oposición de la membrana semipermeable que separa los 2 medios y que impide el paso de solutos entre éstos, no así el de solvente, de modo que el medio hacia el cual se está movilizando el solvente verá incrementado su volumen, mientras que el otro lo verá disminuido. En ese sentido la presión osmótica de una solución aumentará cuando aumente la concentración del o los solutos en uno de los medios, generando mayor movilización del solvente a través de la membrana semipermeable e incrementando la presión osmótica sobre ésta. Es posible calcular el valor de la presión osmótica a través de la expresión:

Π = M x R x T

Donde Π es presión osmótica, M es concentración molar de los solutos (expresada en g/mol), R es la constante universal de los gases (expresada en L x atm / mol / K) y T es temperatura de la solución (expresada en grados Kelvin).

En función de las diferentes