Ejercicio resuelto de Transporte membranoso · Biología · 2023

La concentración extracelular de una sustancia A es de $0{,}09\ \text{mol/L}$, mientras que su concentración intracelular es de $0{,}01\ \text{mol/L}$: [2 puntos]

a) Si esta sustancia A puede difundir a través de la membrana, ¿en qué sentido será su difusión neta y hasta qué momento difundirá? [0,4 puntos]

b) Imagine ahora que esta célula es impermeable a la sustancia A y solo difunde el solvente, ¿cómo se denomina este fenómeno? ¿Hacia dónde se moverá el solvente y hasta qué momento? [0,4 puntos]

c) ¿Qué ocurrirá con el volumen celular y cómo se llama el fenómeno en las células eucariotas? [0,6 puntos]

d) Ante las mismas concentraciones del enunciado, otra célula es capaz de expulsar la sustancia A al exterior. Indique qué tipo de transporte se estará utilizando en este caso y cuáles son las características principales en este tipo de transporte. [0,6 puntos]

$\textbf{a) Si esta sustancia A puede difundir a través de la membrana, ¿en qué sentido será su difusión neta y hasta qué momento difundirá? [0,4 puntos]}$

La difusión neta será desde el medio extracelular hacia el interior de la célula, porque la difusión siempre ocurre a favor del gradiente de concentración, es decir, desde donde la sustancia está más concentrada hacia donde lo está menos. Aquí la concentración exterior, $0{,}09\ \text{mol/L}$, es nueve veces mayor que la interior, $0{,}01\ \text{mol/L}$.

Difundirá hasta que se alcance el equilibrio, esto es, hasta que la concentración de A sea la misma a ambos lados de la membrana. Conviene precisar que en el equilibrio las moléculas siguen atravesando la membrana en los dos sentidos, pero el flujo neto es nulo porque pasan tantas hacia dentro como hacia fuera.

$\textbf{b) Imagine ahora que esta célula es impermeable a la sustancia A y solo difunde el solvente, ¿cómo se denomina este fenómeno? ¿Hacia dónde se moverá el solvente y hasta qué momento? [0,4 puntos]}$

El fenómeno se denomina ósmosis: la difusión del disolvente, el agua, a través de una membrana semipermeable que deja pasar el disolvente pero no el soluto.

El agua se moverá desde el medio más diluido hacia el más concentrado en soluto, es decir, desde el interior de la célula hacia el exterior, ya que la disolución extracelular ($0{,}09\ \text{mol/L}$) es hipertónica respecto al citoplasma ($0{,}01\ \text{mol/L}$).

El agua seguirá saliendo hasta que se igualen las concentraciones a ambos lados de la membrana, o hasta que la presión hidrostática que se genere compense la presión osmótica y el flujo neto se anule.

$\textbf{c) ¿Qué ocurrirá con el volumen celular y cómo se llama el fenómeno en las células eucariotas? [0,6 puntos]}$

Al salir agua de la célula, esta perderá volumen y se arrugará.

En las células animales el fenómeno se denomina crenación: al carecer de pared celular, la membrana se retrae y la superficie celular adquiere el aspecto festoneado característico; en los glóbulos rojos se aprecia con claridad al microscopio.

En las células vegetales se denomina plasmólisis: la vacuola pierde agua y disminuye de tamaño, el protoplasto se contrae y la membrana plasmática se despega de la pared celular, que es rígida y mantiene la forma exterior. La célula pierde turgencia y la planta se marchita. Si se devuelve la célula a un medio hipotónico antes de que el daño sea irreversible, el proceso se revierte y se habla de desplasmólisis.

$\textbf{d) Ante las mismas concentraciones del enunciado, otra célula es capaz de expulsar la sustancia A al exterior. Indique qué tipo de transporte se estará utilizando en este caso y cuáles son las características principales en este tipo de transporte. [0,6 puntos]}$

Se trata de un transporte activo.

Sus características principales son tres. La primera es que se realiza en contra del gradiente de concentración: en este caso la célula saca la sustancia A desde donde está menos concentrada ($0{,}01\ \text{mol/L}$) hacia donde lo está más ($0{,}09\ \text{mol/L}$), lo contrario de lo que ocurriría espontáneamente. La segunda es que, por ese motivo, requiere un aporte de energía, que normalmente procede de la hidrólisis del ATP. Y la tercera es que está mediado por proteínas transmembrana específicas —las bombas—, que reconocen únicamente a la sustancia que transportan y que cambian de conformación al ser fosforiladas; la bomba de sodio-potasio es el ejemplo clásico.

Por ser un proceso saturable y dependiente de proteínas, el transporte activo presenta además una velocidad máxima, a diferencia de la difusión simple.