los ósmosis es un flujo dirigido de partículas moleculares a través de una membrana semipermeable. En biología es de vital importancia para regular el equilibrio hídrico en las células.
¿Qué es la ósmosis?
Ósmosis significa "penetración" en griego. Se describe como el paso espontáneo de disolventes como el agua a través de una membrana selectivamente permeable. La membrana solo es permeable al disolvente, pero no a las sustancias disueltas. Debido a la difusión selectiva de un solo componente, el potencial químico se equilibra en ambos lados de la membrana.
La ósmosis es común en la naturaleza. En las membranas biológicas en particular, es necesario un intercambio selectivo de sustancias para que puedan tener lugar procesos de transporte biológico. Sin embargo, los procesos de transporte activos que consumen energía también garantizan que la presión osmótica que surge pasivamente no tenga un efecto destructivo en la célula.
Si bien no es posible una reversión con los procesos de difusión normales, la ósmosis es un proceso reversible.
Función y tarea
En ósmosis, las moléculas de una solución o un disolvente puro se difunden selectivamente a través de una membrana hasta que el potencial químico se equilibra en ambos lados de esta membrana. Por ejemplo, una solución concentrada en el otro lado se diluye con el disolvente hasta que la presión hidrostática acumulada impide una mayor difusión.
Las moléculas pueden migrar a través de la membrana, independientemente del lado de donde provengan. Sin embargo, siempre es más probable que se difundan en la dirección de la mayor diferencia de potencial.
Cuando el potencial químico está equilibrado, el mismo número de partículas migran de izquierda a derecha que de derecha a izquierda. Así que externamente ya nada cambia. Sin embargo, como resultado de la dilución deseada de la solución concentrada, por un lado se ha acumulado una mayor cantidad de líquido, lo que ha generado una alta presión (la presión osmótica). Si la membrana ya no puede soportar la presión, la celda puede destruirse.
Los procesos de transporte activo a través de la membrana garantizan que determinadas sustancias se eliminen con el uso de energía. Un ejemplo vívido de un proceso osmótico es la hinchazón de las cerezas maduras cuando se les agrega agua. El agua penetra a través de la piel exterior de la fruta, mientras que el azúcar no puede escapar. El proceso de dilución dentro de la fruta continúa hasta que estalla.
Dentro del cuerpo, la combinación de procesos de transporte osmóticos y activos que consumen energía asegura que los procesos bioquímicos se desarrollen sin problemas en espacios separados por biomembranas. Pueden existir células que se separen del ambiente externo, pero están en constante intercambio de sustancias con él.
Los orgánulos también están presentes dentro de la célula donde pueden tener lugar reacciones separadas. Para evitar que la presión osmótica aumente hasta tal punto que se rompa la biomembrana, las moléculas son expulsadas mediante procesos de transporte activo.
En células de mamíferos, cuando aumenta la presión osmótica, se produce en mayor medida la proteína NFAT5. Proporciona una serie de mecanismos contrarios para proteger a la célula del estrés hipertónico (exceso de presión). En el proceso, se producen proteínas de transporte que, utilizando energía, canalizan ciertas sustancias fuera de la célula. Entre otras cosas, las sustancias urinarias como la glucosa y el exceso de electrolitos se excretan a través de los riñones para regular la presión osmótica en el cuerpo.
Enfermedades y dolencias
La ósmosis también juega un papel importante en la regulación del equilibrio de electrolitos. Los electrolitos son sales disueltas y consisten en iones metálicos cargados positivamente como iones de sodio, potasio, magnesio o calcio y aniones cargados negativamente como aniones cloruro, bicarbonato o fosfato.
Están presentes en diferentes concentraciones en la célula (intracelular), fuera de las células (intersticial) o dentro del torrente sanguíneo (intravascular). Las diferencias de concentración generan el voltaje eléctrico en las membranas celulares y, por tanto, desencadenan multitud de procesos a nivel celular. Si se alteran las diferencias de concentración, también se mezcla todo el equilibrio de electrolitos.
Los riñones regulan este equilibrio electrolítico a través de diversos mecanismos como los mecanismos de la sed, procesos hormonales o péptidos que actúan sobre los riñones. Con diarrea intensa, vómitos, pérdida de sangre o insuficiencia renal, se puede alterar el equilibrio de agua y electrolitos. Cada electrolito puede presentarse en concentraciones demasiado altas o demasiado bajas.
Las alteraciones en el equilibrio de agua y electrolitos a veces ponen en peligro la vida, según su gravedad. Ejemplos de tales condiciones incluyen deshidratación, hiperhidratación, hiper e hipovolemia (el volumen sanguíneo aumenta o disminuye), hipo e hipernatremia, hipo e hiperpotasemia o también hipo e hipercalcemia.
Cada una de estas condiciones requiere un tratamiento intensivo. Como regla general, el equilibrio de agua y electrolitos se vuelve a equilibrar rápidamente. Sin embargo, si el mecanismo regulador entre los procesos de transporte activo y los procesos osmóticos se ve alterado por una insuficiencia renal u otra enfermedad, pueden producirse alteraciones electrolíticas crónicas. Como resultado, se producen edema, enfermedades cardiovasculares, edema cerebral, estados de confusión o convulsiones.
Las relaciones entre el equilibrio de agua y electrolitos y los procesos biológicos en el cuerpo son tan complejas que a menudo se observan síntomas similares para todas las formas de trastornos electrolíticos. La determinación del equilibrio electrolítico debe ser uno de los exámenes estándar si estos síntomas son crónicos.
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