Osmosis

Imagine que tiene una taza que tiene 100 ml de agua y agrega 15 g de azúcar de mesa al agua. El azúcar se disuelve y la mezcla que ahora está en la taza se compone de un soluto (el azúcar) que se disuelve en el disolvente (el agua). La mezcla de un soluto en un solvente se llama asolución.

Imagine ahora que tiene una segunda taza con 100 ml de agua y agrega 45 gramos de azúcar de mesa al agua. Al igual que la primera taza, el azúcar es el soluto, y el agua es el solvente. Pero ahora tenemos dos mezclas de diferentes concentraciones de solutos. Al comparar dos soluciones de concentración de soluto desigual, la solución con la concentración de soluto más alta es hipertónica, y la solución con la concentración de soluto más baja es hipotónica. Las soluciones de igual concentración de soluto son isotónicas. La primera solución de azúcar es hipotónica a la segunda solución. La segunda solución de azúcar es hipertónica a la primera.

Ahora agrega las dos soluciones a un vaso de precipitados que ha sido dividido por una membrana selectivamente permeable, con poros demasiado pequeños para que pasen las moléculas de azúcar, pero lo suficientemente grandes para que pasen las moléculas de agua. La solución hipertónica está en un lado de la membrana y la solución hipotónica en el otro. La solución hipertónica tiene una concentración de agua más baja que la solución hipotónica, por lo que ahora existe un gradiente de concentración de agua a través de la membrana. Las moléculas de agua se moverán del lado de mayor concentración de agua al lado de menor concentración hasta que ambas soluciones sean isotónicas. En este punto, se alcanza el equilibrio.

La ósmosis es la difusión de moléculas de agua a través de una membrana selectivamente permeable desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración. El agua entra y sale de las células por ósmosis. Si una célula está en una solución hipertónica, la solución tiene una concentración de agua más baja que el citosol celular, y el agua sale de la célula hasta que ambas soluciones son isotónicas. Las células colocadas en una solución hipotónica absorberán agua a través de su membrana hasta que tanto la solución externa como el citosol sean isotónicos.

Una célula que no tiene una pared celular rígida, como un glóbulo rojo, se hinchará y se lisará (reventará) cuando se coloca en una solución hipotónica. Las células con una pared celular se hinchan cuando se colocan en una solución hipotónica, pero una vez que la célula está turgente (firme), la pared celular resistente impide que más agua ingrese a la célula. Cuando se coloca en una solución hipertónica, una célula sin pared celular perderá agua al medio ambiente, se marchitará y probablemente morirá. En una solución hipertónica, una célula con una pared celular también perderá agua. La membrana plasmática se aleja de la pared celular a medida que se marchita, un proceso llamado plasmólisis. Las células animales tienden a funcionar mejor en un entorno isotónico, las células vegetales tienden a funcionar mejor en un entorno hipotónico. Esto se demuestra en la figura siguiente.

A menos que una célula animal (como el glóbulo rojo en el panel superior) tenga una adaptación que le permita alterar la absorción osmótica del agua, perderá demasiada agua y se marchitará en un entorno hipertónico. Si se colocan en una solución hipotónica, las moléculas de agua entrarán en la célula, haciendo que se hinche y explote. Las células vegetales (panel inferior) se plasmolizan en una solución hipertónica, pero tienden a funcionar mejor en un entorno hipotónico. El agua se almacena en la vacuola central de la célula vegetal.