Las células requieren condiciones muy específicas para poder funcionar correctamente.
La temperatura, la cantidad de agua y nutrientes deben ser todos correctos para que una célula esté sana, y estas condiciones óptimas varían según el organismo.
La cantidad de fluido tanto dentro como fuera de una célula es una condición que es muy importante, y esta cantidad de fluido a menudo está determinada por la cantidad de solutos fuera de la célula.
Los solutos son las partículas que se disuelven en un disolvente y juntas forman una solución. En el cuerpo, estos solutos son iones como el sodio y el potasio.
Existen tres tipos de soluciones que pueden ocurrir en el cuerpo en función de la concentración de soluto: isotónico, hipotónico e hipertónico.
- Isotónico: una solución isotónica es aquella en la que la concentración de solutos es la misma tanto dentro como fuera de la célula.
- Hipotónico: una solución hipotónica es aquella en la que la concentración de solutos es mayor dentro de la célula que fuera de ella.
- Hipertónico: una solución hipertónica es aquella donde la concentración de solutos es mayor fuera de la célula que en su interior. Una solución hipertónica contiene una mayor concentración de solutos en comparación con otra solución.
La solución opuesta, con una menor concentración u osmolaridad, se conoce como la solución hipotónica. En biología, los científicos deben describir los contenidos de las células en comparación con el medio ambiente.
Función de la solución hipertónica
Si se coloca una célula en una solución hipertónica, la célula será hipotónica. Si el citosol de la célula es una solución hipertónica, significa que el entorno es hipotónico o más débilmente concentrado.
Esto es de gran importancia porque los solutos y el agua tienden a fluir o difundirse a lo largo de sus gradientes. Dos soluciones mezcladas se convertirán finalmente en una solución única. Si las soluciones están separadas por una membrana permeable que solo permite el paso del agua, las soluciones se volverán isotónicas.
Las soluciones isotónicas tienen concentraciones iguales, aunque pueden tener diferentes volúmenes. La membrana plasmática que rodea a las células es una membrana especial permeable que separa el contenido de la célula del entorno.
La membrana plasmática está embebida con proteínas de transporte de membrana especiales que ayudan a transportar los solutos. También tiene canales proteínicos especiales llamados aquaporinas que permiten que el agua fluya libremente a través de la membrana.
La célula debe usar energía para mover activamente los solutos dentro y fuera de la célula. Demasiados solutos y el citosol se convertirán en una solución hipertónica en comparación con el medio ambiente.
Las células sin paredes celulares pueden estallar en esta condición. Muy pocos solutos y el medio ambiente se convertirán en la solución hipertónica. En este caso, ocurrirá lo contrario, ya que el agua se mueve fuera de la celda.
El agua se mueve contra el gradiente de concentración de solutos, moviéndose desde áreas de baja concentración de solutos a áreas de alta concentración de solutos. En otro sentido, el agua se mueve con el gradiente de concentración del agua, desde áreas de alta concentración de agua a áreas de baja concentración de agua.
Los organismos que regulan la osmolaridad de sus células se conocen como osmorreguladores. Por lo general, las células intentan mantener su citoplasma como una solución hipertónica en comparación con el ambiente.
Si bien esto plantea ciertos problemas estructurales, permite que el agua fluya libremente a través de la célula y participe en muchas de las reacciones en las que es necesario. Si las células fueran hipotónicas, eventualmente perderían la mayor parte de su agua hacia el medio ambiente.
Otros organismos, los osmoconformadores, tienen la misma osmolaridad que el ambiente, aunque los solutos exactos pueden ser diferentes. Esto asegura que ni pierden ni ganan mucha agua.
Ejemplos de la solución hipertónica
Riñón humano
Para regular la cantidad de agua en el cuerpo, el cerebro humano tiene proteínas especiales llamadas osmorreceptores, que pueden medir la osmolaridad del entorno que rodea la célula.
Si el medio ambiente se convierte en una solución altamente hipertónica, es porque no hay suficiente agua en la sangre para diluir los solutos.
El hipotálamo libera hormonas y aumenta la permeabilidad de las membranas en el riñón. El riñón reabsorbe el agua que se habría excretado y la vuelve a agregar al torrente sanguíneo. La sangre se vuelve más isotónica en comparación con las células, y los procesos normales pueden continuar.
Plantas en solución hipertónica
En general, las plantas prefieren vivir en ambientes hipotónicos. En un entorno hipotónico, el agua inunda fácilmente las células de las plantas y pueden permanecer erectas o rígidas, debido a las presiones ejercidas sobre las paredes de sus células por la afluencia de agua.
Las plantas usan este potencial de agua para darles estructura a sus cuerpos y mover el agua desde las raíces hasta la parte superior de la planta. Sin embargo, muchas plantas se han adaptado para vivir en ambientes hipertónicos.
Las marismas junto al mar, los manglares y otras aguas salobres tienen un contenido de sal mucho mayor que el agua dulce. El suelo se satura con estas sales, creando una concentración mucho mayor de soluto en el suelo.
La mayoría de las plantas se marchitarían si fueran transplantadas a este hábitat, pero un grupo especial de plantas conocidas como Halofitas ha evolucionado para superar este obstáculo.
Al aumentar la osmolaridad de sus raíces, las plantas pueden cambiar de un entorno hipotónico dentro de la célula en comparación con el ambiente a una solución hipertónica en el citosol. Esto reduce el potencial hídrico de las células de la raíz y permite que el agua ingrese a las células.
Las células almacenan el exceso de sales en las raíces o transportan las sales a las hojas, donde pueden excretarse de las glándulas.
Osmorregulación de tortugas marinas
En comparación con el agua dulce, el agua salada es una solución hipertónica. Esto significa que para que las células funcionen, deben contener un citosol que es una solución más hipertónica que el agua salada. Las tortugas marinas, por ejemplo, viven en una solución mucho más hipertónica en comparación con las tortugas de agua dulce.
Si coloca una tortuga de agua dulce en agua de mar, el agua de mar hipertónica deshidratará a la tortuga. En lugar de estar hidratado por el agua, el agua del océano, rica en soluto, extraerá agua del cuerpo para equilibrar la diferencia en la osmolaridad.
Para superar este obstáculo, las tortugas marinas y otros animales marinos han desarrollado vías únicas para eliminar el exceso de sales. Las sales se mueven desde el tracto digestivo al torrente sanguíneo. Cuando alcanzan la glándula de sal, se eliminan.
Esto crea un ambiente interno que es más alto en solutos, pero que no pierde cantidades excesivas de agua para el medio ambiente.
Soluciones hipertónicas
- 3% de solución salina.
- 5% de solución salina.
- 10% de dextrosa en agua (D10W).
- 5% de dextrosa en 0.9% de solución salina.
- 5% de dextrosa en 0.45% de solución salina.
- 5% de dextrosa en Ringer lactato.
