Solución hipertónica
Definición de solución hipertónica
Una solución hipertónica contiene una mayor concentración de solutos en comparación con otra solución. La solución opuesta con una concentración más baja se conoce como solución hipotónica. Los científicos deben describir el contenido de las células en comparación con el medio ambiente. Si una célula se coloca en una solución hipertónica, la célula se considera hipotónica.
Descripción general de la solución hipertónica
Si el citosol de la célula es una solución hipertónica, significa que el ambiente es hipotónico o está 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 eventualmente se convertirán en una sola solución. Si las soluciones están separadas por una membrana permeable que solo deja pasar el agua, las soluciones se volveránisotónico cuando el agua se mueve entre las dos soluciones. Las soluciones isotónicas tienen concentraciones iguales, aunque pueden tener diferentes volúmenes.
Este movimiento de iones y agua es extremadamente importante para las células. Las células usan gradientes de iones para varios propósitos. Por ejemplo, las células vegetales usan una solución hipertónica dentro de su vacuola central para ayudar a atraer agua hacia la vacuola. Esto expande la cámara y permite que las plantas creen presión de turgencia en sus células. Las células animales, especialmente las células nerviosas, dependen de una solución hipertónica y de los iones que contiene para crear un potencial de acción. o una señal nerviosa. La actividad eléctrica de estas células se basa en las cargas positivas y negativas de los iones en la solución hipertónica.
Ejemplos de soluciones hipertónicas
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 a la célula. Si el ambiente se vuelve una solución altamente hipertónica, es porque no hay suficiente agua en la sangre para diluir los solutos. El hipotálamo libera hormonas al tiempo que aumenta la permeabilidad de las membranas del riñón. El riñón reabsorbe el agua que habría sido excretada 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.
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 sea 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 pones una tortuga de agua dulce en agua de mar, el agua de mar hipertónica deshidratará a la tortuga. En lugar de ser hidratado por el agua, el agua del océano, densa en solutos, extraerá agua del cuerpo para equilibrar la diferencia de osmolaridad.
Para superar este obstáculo, las tortugas marinas y otros animales marinos han desarrollado vías únicas para eliminar el exceso de sales. Las sales pasan del tracto digestivo al torrente sanguíneo. Cuando llegan a la glándula salina, se retiran. Esto crea un ambiente interno que es más alto en solutos, pero que no pierde cantidades excesivas de agua al ambiente.
Plantas en Solución Hipertónica
Generalmente, las plantas prefieren vivir en ambientes hipotónicos. En un ambiente hipotónico, el agua inunda fácilmente las células vegetales y pueden permanecer turgentes o rígidas debido a las presiones ejercidas sobre sus paredes celulares por la afluencia de agua. Las plantas usan este potencial hídrico para dar 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. Los pantanos junto al mar, los manglares y otras aguas salobres contienen un contenido de sal mucho más alto que el agua dulce. El suelo se satura con estas sales, creando una concentración de soluto mucho mayor en el suelo.
La mayoría de las plantas se marchitarían si fueran trasplantadas a este hábitat, pero un grupo especial de plantas conocidas como halófitas ha evolucionado para superar este obstáculo. Al aumentar la osmolaridad de sus raíces, las plantas pueden cambiar de un ambiente 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 las transportan a las hojas, donde pueden excretarse de las glándulas.
Una célula en solución hipertónica
La membrana plasmática que rodea a las células es una membrana permeable especial que separa el contenido de la célula del medio ambiente. La membrana plasmática está incrustada con proteínas especiales de transporte de membrana que ayudan a transportar solutos a través. También tiene canales de proteínas especiales llamados acuaporinas que permiten que el agua fluya libremente a través de la membrana. La célula debe utilizar energía para mover activamente solutos dentro y fuera de la célula. Demasiados solutos y el citosol se convertirá en una solución hipertónica en comparación con el medio ambiente. Las células sin paredes celulares pueden reventar en esta condición.
Muy pocos solutos en el medio ambiente se convertirán en la solución hipertónica. En este caso, sucederá lo contrario, ya que el agua sale de la celda. El agua se mueve contra el gradiente de concentración de solutos, pasando de 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 de 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 medio 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 necesarias. Si las células fueran hipotónicas, eventualmente perderían la mayor parte de su agua en el medio ambiente. Otros organismos, los osmoconformadores, tienen la misma osmolaridad que el ambiente, aunque los solutos exactos pueden ser diferentes. Esto asegura que no pierdan ni ganen mucha agua.
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