Ejercicio resuelto de Transporte membranoso · Biología · 2024

Pregunta 5. En un experimento se tienen tres tubos, el tubo A contiene agua destilada, el tubo B contiene una solución isotónica de cloruro sódico de 0.9 % y el tubo C contiene agua de mar con una solución de cloruro sódico del 4 %. Introducidos sangre en cada uno de los tubos y observamos los glóbulos rojos.\na. ¿En qué tubo o tubos los glóbulos rojos no verán alterada su funcionalidad? Explica por qué. (Calificación 0.5 puntos)\nb. Si en lugar de sangre, se introducen en los tres tubos células de epidermis de cebolla, ¿en qué tubo o tubos las células vegetales no verán alterada su funcionalidad? Explica por qué. (Calificación 0.5 puntos)\nc. ¿Qué quiere decir que las membranas celulares sean semipermeables? (Calificación 0.5 puntos)\nd. ¿Qué efecto tiene sobre la presión osmótica de la célula una molécula como el etanol que atraviesa directamente la bicapa lipídica de la membrana plasmática a favor de gradiente? (Calificación 0.5 puntos)\n

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿En}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tubo}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{tubos}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{gl}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{bulos}}\mathbf{\text{rojos}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{ver}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{alterada}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{funcionalidad?}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Solo en el $\mathbf{\text{tubo}}\mathbf{\text{B}}$, el que contiene la disolución de cloruro sódico al 0,9 por ciento.

La explicación es que esa disolución es $\mathbf{\text{isot}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}$ respecto al citoplasma del glóbulo rojo: tiene la misma concentración de solutos, de modo que la entrada y la salida de agua por ósmosis se compensan y la célula conserva su volumen y su forma de disco bicóncavo. Es el suero fisiológico, y por eso se usa en clínica.

En el tubo A, con agua destilada, el medio es $\mathbf{\text{hipot}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$: el agua entra masivamente, el hematíe se hincha y, al carecer de pared celular, acaba rompiéndose. Es la hemólisis. En el tubo C, con cloruro sódico al 4 por ciento, el medio es $\mathbf{\text{hipert}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$: el agua sale, la célula se deshidrata y se arruga adoptando un contorno espinoso. Es la crenación. En los dos casos el hematíe deja de poder transportar oxígeno.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sangre,}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{introducen}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{tubos}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{epidermis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cebolla,}}\mathbf{\text{¿en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tubo}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{tubos}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{vegetales}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{ver}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{alterada}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{funcionalidad?}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

En los tubos $\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{B}}$.

La diferencia la marca la $\mathbf{\text{pared}}\mathbf{\text{celular}}$ de celulosa, rígida y resistente, que la célula vegetal tiene por fuera de la membrana. En el tubo A, hipotónico, el agua entra igual que en el hematíe, pero la pared impide que la célula se hinche más allá de cierto punto: se genera una presión de turgencia que frena la entrada y la célula queda $\mathbf{\text{turgente}}$, que es precisamente su estado normal y el que mantiene erguidos los tejidos vegetales. No se lisa. En el tubo B, isotónico, tampoco hay flujo neto, aunque una célula vegetal en un medio isotónico está algo fláccida.

En el tubo C, hipertónico, sí se altera: el agua sale, la vacuola se vacía y el protoplasto se separa de la pared, que permanece en su sitio. Es la $\mathbf{\text{plasm}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis}}$, reversible si se devuelve pronto a un medio hipotónico.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{quiere}}\mathbf{\text{decir}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{membranas}}\mathbf{\text{celulares}}\mathbf{\text{sean}}\mathbf{\text{semipermeables?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Quiere decir que la membrana $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{deja}}\mathbf{\text{pasar}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{todas}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{sustancias}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{igual}}$: es permeable al agua y a las moléculas pequeñas y apolares, que atraviesan la bicapa libremente, pero no a los iones ni a las moléculas polares grandes, que solo pueden cruzarla si existe una proteína que las transporte.

Esa selectividad es consecuencia directa de la estructura: el interior de la bicapa es una zona hidrófoba de colas de ácido graso, y una molécula con carga no puede atravesarla. Y es la propiedad que hace posible todo lo demás: la ósmosis, la existencia de un medio interno distinto del externo, los gradientes iónicos y el potencial de membrana. Con rigor, la membrana biológica se llama $\mathbf{\text{semipermeable}}\mathbf{\text{selectiva}}$, porque además regula activamente lo que entra y lo que sale.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{efecto}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{presi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{osm}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{etanol}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{atraviesa}}\mathbf{\text{directamente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{bicapa}}\mathbf{\text{lip}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{dica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{membrana}}\mathbf{\text{plasm}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{favor}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{gradiente?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{Ninguno}}\mathbf{\text{duradero:}}$ el etanol no altera la presión osmótica de la célula.

La razón es que la presión osmótica solo depende de los solutos que la membrana $\mathbf{\text{no}}$ deja pasar, los llamados osmóticamente activos. El etanol es pequeño y poco polar, atraviesa la bicapa por difusión simple sin ningún transportador y lo hace hasta que su concentración se iguala a los dos lados. En cuanto se equilibra, deja de haber diferencia y no genera ningún gradiente osmótico ni, por tanto, movimiento neto de agua.

Puede matizarse que mientras dura el proceso de equilibrado sí hay un desequilibrio transitorio, y que el etanol tiene otros efectos sobre la membrana —aumenta su fluidez y desorganiza la bicapa—, pero no de naturaleza osmótica. Es justamente lo contrario de lo que ocurría con la lactosa o con el cloruro sódico, que no atraviesan y sí obligan al agua a moverse.