Ósmosis

En fisiología vegetal la ósmosis está asociada, por ejemplo a los procesos de transporte de savia por los vasos conductores, el mantenimiento de la forma de la planta (esqueleto hidrostático) y la realización de movimientos.

En fisiología animal está relacionada, por ejemplo con los procesos de intercambio de substancias entre las células y el ambiente intercelular (como la que ocurre en la región de los capilares sanguíneos) y con la filtración renal.

Ósmosis es un fenómeno físico-químico que ocurre cuando dos soluciones acuosas de concentraciones diferentes entran en contacto a través de una membrana semipermeable. Este fenómeno es fundamental para la vida tal como la conocemos, y es la base de muchos procesos biológicos esenciales.

Los seres vivos se deparan con la ósmosis desde su origen, desde que todo indica que ellos surgieron en un medio acuoso como sistemas aislados del ambiente por una membrana semipermeable. Esta membrana permite el paso de ciertas moléculas, pero no de otras, lo que permite a la célula mantener un ambiente interno estable y diferente del ambiente externo.

Durante el proceso evolutivo los seres vivos desarrollaron no solo formas de evitar problemas causados por la ósmosis (hinchazón o secado), como también procesos que aprovechan la dinámica osmótica en los fenómenos biológicos. Por ejemplo, las plantas utilizan la ósmosis para transportar agua desde sus raíces hasta sus hojas, y los animales utilizan la ósmosis para mantener el equilibrio de agua y sales en sus células.

Es importante enfatizar que en la ósmosis, la difusión del agua a través de la membrana semipermeable ocurre tanto de la solución hipotónica para la hipertónica cuanto en el sentido inverso. La presión de difusión del agua, sin embargo, es mayor en el sentido de la solución hipotónica hacia la hipertónica. Esto significa que el agua siempre tiende a moverse desde áreas de menor concentración de solutos a áreas de mayor concentración de solutos, hasta que se alcance el equilibrio.

Difusión Facilitada

La superficie de la membrana plasmática posee proteínas especiales, receptoras o permeasas, que reconocen y transportan (cargadoras) substancias alimenticias desde fuera hacia dentro de las células o viceversa. Estas proteínas son fundamentales para el funcionamiento de la célula, ya que permiten el paso de moléculas que no podrían atravesar la membrana por sí mismas.

Es un proceso de facilitación que sigue el gradiente de concentración, sin gasto energético, como sucede también en la ósmosis. Esto significa que las moléculas se mueven desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración, sin la necesidad de energía adicional.

Transporte Activo:

Ya vimos que en la difusión y en la ósmosis, por procesos puramente físicos, las moléculas tienden a trasladarse desde el lugar de mayor concentración hacia la región de menor concentración. Este proceso es esencial para el mantenimiento de la vida celular, ya que permite el intercambio de nutrientes y desechos entre la célula y su entorno.

Con esto, lo inverso también puede suceder en células vivas. Esto es evidentemente contrario a la tendencia natural de la difusión y para que pueda ocurrir necesita de un gasto energético: es el transporte activo. Este proceso es utilizado por las células para mover moléculas contra su gradiente de concentración, es decir, desde áreas de menor concentración a áreas de mayor concentración.

Cuando analizamos el contenido de un hematíe, encontramos en el concentraciones de iones de sodio (Na⁺) mucho menor dado que la concentración de sodio en el plasma (solución acuosa de la sangre). Si razonamos en términos de difusión debería ingresar en la célula hasta que las concentraciones fuera y dentro se igualasen. Sin embargo, esto no sucede en tanto el hematíe estuviese vivo, su concentración interna de Na⁺ es baja.

La explicación para este fenómeno es la siguiente:

En la realidad está ocurriendo difusión de iones de Na⁺ están continuamente penetrando en la célula. Sin embargo al mismo tiempo la membrana está expulsando iones Na⁺ de la célula sin detenerse. Esta expulsión se hace por transporte activo. De esta forma la concentración interna de Na⁺ continua baja, sin embargo, al costo de un trabajo constante por parte de la célula.

Ya la situación del ion potasio (K⁺) en el hematíe es inversa: encontramos siempre en la célula concentración de potasio (K⁺) muy superior a la del plasma. El K+ por difusión tiende a huir de la célula, sin embargo la membrana lo reabsorbe constantemente. O sea, la membrana fuerza el pasaje del K⁺ hacia un sitio de menor concentración (plasma) para el de mayor concentración gastando energía en el proceso.

A pesar de los iones Na⁺ y K⁺ tener aproximadamente el mismo tamaño y por tanto igual difusibilidad nos damos cuenta que la membrana plasmática se comporta de forma totalmente diferente en relación a cada uno de ellos. Aquí se podrá hablar sin dudas en permeabilidad selectiva. Este fenómeno es esencial para el funcionamiento de las células, ya que permite mantener un ambiente interno estable y diferente del ambiente externo.

Muchas son las situaciones en que se verifica el transporte activo. Ciertas algas marinas concentran el iodo en porcentaje centenas de veces mayor de lo que existe en el agua del mar, las células de la tiroides retiran el iodo de la sangre por transporte activo. Este fenómeno es esencial para el funcionamiento de estas células, ya que les permite acumular los nutrientes necesarios para su supervivencia y crecimiento.

Además, el transporte activo también juega un papel crucial en la función del sistema nervioso. Las neuronas utilizan el transporte activo para mover iones de sodio y potasio a través de su membrana, creando un gradiente de concentración que permite la propagación de impulsos eléctricos a lo largo del nervio. Este proceso es esencial para la comunicación entre las células nerviosas y es la base de todas nuestras percepciones, pensamientos y acciones.

En resumen, la ósmosis y el transporte activo son procesos fundamentales para la vida tal como la conocemos. Sin ellos, las células no podrían mantener su ambiente interno, intercambiar nutrientes y desechos con su entorno, o comunicarse con otras células. Por lo tanto, es esencial entender estos procesos para comprender cómo funcionan los seres vivos a nivel celular.