FUNCION DE LA MEMBRANA CELULAR

UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
FUNCION DE LA MEMBRANA CELULAR
La célula considerada la unidad estructural, fisiológica y reproductiva de los organismos
vivos, se encuentra limitada por la membrana celular cuya función principal es relacionar a la
célula con su medio que le rodea. La permeabilidad es una función inherente a la membrana;
otras funciones especiales de la membrana están sujetas a la naturaleza misma de las
células, según al grupo taxonómico al que pertenecen, así por ejemplo las células en un
tejido animal se encuentran unidas mediante diferenciaciones especiales de la membrana
que mantiene unidas las células del tejido y les permite relacionarse. Un papel similar
cumplen los plasmodesmos en el caso de células vegetales. A nivel de la membrana de las
células también se encuentran las moléculas responsables del reconocimiento celular,
actuando estas moléculas como receptores o determinantes de reconocimiento como ocurre
en los sistemas de inmunidad celular y humoral de los vertebrados. En el caso de las
bacterias las estructuras moleculares y enzimáticas que permiten la respiración y fotosíntesis
se encuentran organizadas en la membrana celular, de modo que la membrana participa
activamente en estas funciones. Otros sistemas membranosos que en buena cuenta son
membranas que conforman las mitocondrias y cloroplastos, contienen los elementos
moleculares necesarios para la respiración y fotosíntesis respectivamente.
Estructura de la membrana celular
La membrana celular es una fina estructura que rodea a la célula y a pesar de solo tener 8
nm de espesor separa el interior de la célula (citoplasma) del medio que le rodea. La
estructura de la membrana en organismos procariotas y eucariotas es básicamente la misma,
de ahí que se habla de una membrana elemental o unidad de membrana. En la actualidad
esta vigente la teoría o modelo de “mosaico fluido” para explicar la organización molecular
tridimensional de la membrana y las principales funciones que esta cumple. De modo general
la fracción proteica de la membrana es superior a la lipídica y la fracción de carbohidratos es
bastante menor.
 La membrana está formada por una bicapa lipídica casi continua, donde se
encuentran incluidas las proteínas en una disposición en mosaico.
 La membrana es muy asimétrica, haciéndose bastante evidente en el caso de los
oligosacáridos que por lo general se presentan en la superficie externa.
Lado externo de la membrana
(LE)
Lado citoplasmático de la membrana
(LC)
Modelo estructural de membrana celular en organismos eucariotas
Una célula eucariota comparativamente con una célula procariota es bastante mayor en
tamaño, de modo que su membrana debe ser especialmente más resistente. Por lo tanto es
bastante razonable encontrar esteroles incluidos en la bicapa fosfolipídica, incrementando la
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
rigidez y estabilidad de la membrana. Los esteroles son moléculas rígidas y planas a
diferencia de los ácidos grasos que son más flexibles.
o Célula animal
o Célula vegetal
o Algunos hongos
Colesterol
Sitosterol, Campesterol y Stigmasterol
Ergosterol
La mayoría de las células animales, además de la membrana celular están rodeadas por una
cubierta o lamina externa que contribuye en su resistencia mecánica, pero que no
desempeñan un importante papel en la omposición d. La relación entre proteínas y lípidos
en algunas membranas celulares animales, ompo Triggle (1971) es como sigue:
Especie
Hombre
Rata
Rata
Hombre
Buey
rata
Tejido
% proteínas
% lípidos
60
85
60
20
23
70
40
15
40
79
76
27
Eritrocito
Miocito esquelético
Hepatocito
Neurona SNC
Neurona SNP
Mitocondria de hepatocito
Un buen modelo de estudio de la omposición y estructura de la membrana celular lo
constituye el eritrocito humano, ya que esta no presenta lámina externa y además la relación
entre membrana celular y citoesqueleto está bien definido.
P
R
O
T
E
I
N
A
S
52 %
Periféricas (extrínsecas)
Acetilcolinesterasa
Lado E
NAD
Quabaina (ATPasa Na y K)
Espectrinas y 
Actina
Ancrina
Lado C
NADH diaforasa
Adenilciclasa
Proteinquinasa
ATPasa Mg
Integrales (intrínsecas) > 70%
Glucoforina
Banda 3
ATPasa Na y K
ATPasa Mg
Otros
5’ nucleotidasa
Fosfatasa alcalina
ARNasa
Fosfomoesterasa ácida
Blgo. Jeni Barboza Palomino
Comentario o función
Degradación de la acetilcolina
Componente del citoesqueleto
Componente del citoesqueleto
Componente del citoesqueleto
Comentario o función
Determinantes antigénicos
Transporte de aniones
UNAC – FIARN
L
I
P
L
D
O
S
FISIOLOGIA GENERAL
Lado E
Lado C
Lado E
Lado C
40 %
Fosfolípidos neutros > 70%
Fosfatidilcolina
Esfingomielina
Fosfatidiletanolamina
Fosfolípidos ácidos (-)
Fosfatidilinositol
Cardiolipina
Fosfatidilglicerol
sulfolípidos
Lecitinas
fosfatidilserina
Colesterol
Comentario o función
Comentario o función
 5 a 25 % de los lípidos
Estabilización de la membrana
Carbohidratos Glucoproteina Proteínas unidas a hexosas, hexosaminas, fucosa, ácido siálico
8 % (Lado E) Glucolípidos
Lípidos unidos a hexosas, hexosaminas, fucosa, ácido siálico (como
gangliósido en hepatocitos)
Las glucoproteínas de los glóbulos rojos contienen determinantes antigénicos para los
grupos sanguíneos A, B y O; así como de los grupos M y N, además dterminantes
antigénicos que reaccionan con el virus de la influenza.
LADO E
Det. Ant.
3 GP
SP
3
3 GP
SP
An
SP
Ac
Det.Ant : Determinantes antigénicos
3
: Banda 3
GP
: Glucoforina
SP
: Espectrina
An
: Ancrina
Ac
: Actina
3
SP
LADO C
Modelo estructural de membrana celular en organismos procariotas
Dentro de las bacterias, las especies que conforman las eubacterias, presentan células cuya
membrana celular esta estructurada en base a una bicapa fosfolipídica semejante al de los
eucariotas, aunque el tipo de ácidos grasos que componen a los fosofolípidos es variable,
dependiendo del habitat de la especie. La disposición asimétrica de los componentes de la
membrana ocurre también en este caso; por ejemplo algunos citocromos, proteinas
sulfoférricas y otros componentes relacionados con el transporte de electrones se localizan
en la cara externa de la membrana, mientras que otros como la ATP-sintetasa se encuentra
en la cara interna. Es evidente que las enzimas del transporte de electrones y de la
fosforilación oxidativa que en los eucariotas se encuentran en las mitocondrias y cloroplastos,
en el caso de las bacterias se encuentran incluidos en la membrana celular o en
proyecciones especializadas de la membrana (mesosomas).
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
La presencia de pared celular en las eubacterias favorece la resistencia a la presión
osmótica, sin embargo las bacterias del grupo de los micoplasmas, carentes de pared celular
incorporan colesterol en sus membranas celulares incrementando su estabilidad; así mismo
algunas bacterias incluyen moléculas análogas a los esteroles en sus membranas celulares,
para incrementar su estabilidad, estas sustancias son denominadas hopanoides y es el
diplopteno (30 C) el más común de estos. La síntesis de hopanoides no requiere de la
presencia de oxígeno, por lo tanto se encuentran en procariotas aeróbicos y anaeróbicos.
Colesterol
Diplopteno
CH3
HC - CH3
CH2
CH2
CH2
HC - CH3
CH3
C
CH3
D
C
CH3
B
A
A
CH3
CH3
B
OH
CH3
Región
hidrofílica
CH3
Región
hidrofóbica
Los lípidos presentes en las arquebacterias se diferencian de los fosfolípidos de las
eubacterias y de los eucariotas en que el glicerol y las cadenas laterales hidrofóbicas se
encuentran unidos por enlaces eter en lugar de enlaces ester. Además carecen de ácidos
grasos, presentando en su lugar cadenas laterales hidrocarbonadas, formadas por unidades
repetidas de isopreno.
O
ll
H 2C – O – C – R
H 2C – O – C – R
O
ll
HC – O – C – R
HC – O – C – R
O
ll
H 2C – O – P – O
O
ll
H 2C – O – P – O
O
enlace éster
.
CH3
H2C = C – C = CH2
O
H
enlace éter
Isopreno
Los principales tipos de lípidos que se encuentran en las membranas de las arquebacterias
son los diéteres y tetraéteres de glicerol. En los tetraéteres, las cadenas laterales de fentanil
se unen covalentemente entre sí, formando una monocapa lipídica en lugar de una bicapa.
Las monocapas lipídicas son más estables y resistentes a la disgregación, siendo común
encontrarlas en arquebacterias hipertermofilas.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
Cadena lateral isoprenoide
CH3
H2C-O-C
Glicerol diéter
CH3
HC-O-C
H2C-OH
CH3
Diglicerol tetraéter
OHCH2
H2COC
COCH
HCOC
COCH2
H2COH
Bicapa lipídica (diéteres de glicerol)
Monocapa lipídica (tetraéteres de glicerol)
Glicerol
Glicerol
Fentanilo
Proteína
Bifentanilo
Proteína
La estructura y composición química de la membrana es determinante en la adaptación de
las arquebacterias a ambientes extremos de temperatura, presión osmótica y pH.
 En las bacterias termófilas como Thermus aqualicus la proporción de cadenas
laterales lineales de punto de fusión más alto (16 C) es mayor que la de cadenas
laterales ramificadas.
 En el caso de bacterias psicrófilas (de fosas marinas) es mayor la proporción de
lípidos insaturados de bajo punto de fusión.
 En las bacterias acidófilas hay fosfolípidos a nivel de membrana asociados a
aminoácidos capaces de eliminar H+. En Sulfolobus acidocaldarius y Thermoplasma
acidophilum se presentan los típicos fosfolípidos cíclicos y una membrana adicional
cuya estructura se mantiene solo a elevadas concentraciones de H+.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN

FISIOLOGIA GENERAL
La membrana celular de algunas halobacterias, requieren concentraciones de 1 a 2
molar de NaCl para mantenerse estables, no se conoce aun la razón de este
requerimiento; sin embargo se ha encontrado que una proteína intrínseca de la
membrana, la bacteriorodopsina actúa como una bomba de protones activada por la
luz.
Estado de reposo o de equilibrio de la célula
Para que una célula alcance su estado de reposo o de equilibrio, cada uno de los
componentes celulares debe realizar de modo eficiente su correspondiente función; así por
ejemplo la membrana celular mediante su función de permeabilidad, permitirá que se
establezca una gradiente de concentración a nivel de la membrana, así como una gradiente
o potencial eléctrico que son indispensables para el equilibrio energético entre la célula y su
medio externo. Una consecuencia de la función de permeabilidad selectiva de la membrana
celular es la desigual concentración de solutos entre la célula y su medio externo, así se
tiene que en un mamífero la concentración de sustancias disueltas en el lado externo e
interno de una célula en estado de reposo no es la misma:
Concentración media de sustancias en el interior y exterior
de células de mamíferos
Sustancia
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Cl
HCO3
PO43
Glucosa
Líquido extracelular
Liquido intracelular
140.0 mmol/L
4.0 mmol/L
2.5 mmol/L
1.5 mmol/L
100.0 mmol/L
27.0 mmol/L
2.0 mmol/L
5.5 mmol/L
10.0 mmol/L
140.0 mmol/L
0.1 mmol/L
30.0 mmol/L
4.0 mmol/L
10.0 mmol/L
60.0 mmol/L
0.0 – 1.0 mmol/L
Permeabilidad – Función inherente a una membrana
Todas las sustancias que de alguna forma ingresan a la célula, pasan necesariamente por la
membrana celular, así como las sustancias de desecho. Permeabilidad se refiere a la
propiedad de las membranas de permitir el paso de determinadas sustancias; sin embargo la
mayoría de las sustancias que atraviesan la membrana no lo hacen en forma pasiva, sino
mediante procesos altamente elaborados donde la misma célula juega un papel activo, por lo
tanto la permeabilidad es selectiva y requiere de la inversión de energía y la participación de
moléculas transportadoras. En términos generales se considera que las sustancias
atraviesan la membrana de la célula por dos mecanismos bien diferenciados en cuanto a la
necesidad de aporte energético celular; estos son el transporte pasivo en donde la célula no
invierte energía y el trasporte activo que requiere del aporte de energía celular.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
Moléculas no polares
hidrófobas
N2, O2, benceno,
CH4, N2O, H2
Moléculas no polares
pequeñas no cargadas
H2O, urea,
glicerina, CO2
Moléculas polares
grandes no cargadas
Glucosa,
sacarosa
Iones
Na+, K+, Mg2+, Ca2+,
HCO3+, Cl+, HPO42+
Moléculas polares
grandes cargadas
Glucosa+6+fosfato,
ATP, amoinoácidos
Transporte pasivo
Difusión simple
La característica hidrofóbica de la parte media de la membrana celular constituye una barrera
estricta al paso de compuestos polares. Solo algunos compuestos pequeños no polares y
sustancias liposolubles como los ácidos grasos, alcoholes y benceno son capaces de
atravesar la barrera libremente. Aun cuando la permeabilidad pasiva pareciera ocurrir sin
mayores restricciones, en verdad deben darse ciertas condiciones para que este fenómeno
ocurra. La difusión de las sustancias en una solución está directamente relacionada con la
energía cinética de estas; en un medio biológico la membrana celular constituye una barrera
que impide el libre movimiento de las moléculas de soluto; de modo que en la difusión simple
a nivel celular debe considerarse como factores determinantes: 1) a la gradiente de
concentración o potencial de membrana, 2) a la gradiente eléctrica o potencial eléctrico, 3) al
número de poros por unidad de área, 4) a la permeabilidad de la sustancia y 5) a la
temperatura:

Gradiente de concentración
o El movimiento de los solutos es siguiendo la gradiente de concentración.
o Las sustancias más solubles en lípidos atraviesan con mayor velocidad una
membrana lipoproteica.
o A un mismo grado de solubilidad, las moléculas más pequeñas penetran con
mayor velocidad la membrana lipoproteica.

Potencial eléctrico
o Condición de la membrana originada por la desigual distribución de iones a
ambos lados de la membrana.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
o El líquido intersticial tiene >  Na y Cl  y el protoplasma >  K y AO 
o El potencial eléctrico llamado también potencial estable o de reposo varía entre
–20 a –100 mV.
o La difusión pasiva de iones no solo depende de la gradiente de concentración,
sino también del gradiente eléctrico.

Poros en la membrana
o Muchas proteínas estructurales a nivel de membrana se organizan de tal modo
que forman poros o canales hidrofílicos, por donde pueden movilizarse
sustancias polares.
o Los poros o canales pueden ser bloqueados por medio de cambios
conformacionales de las proteínas que los componen. La regulación de los
cambios conformacionales se da por efecto del potencial eléctrico o por la unión
a ligandos.
o En un medio acuoso, las moléculas de agua se adsorben en la superficie de los
iones, incrementando su tamaño. El tamaño de la envoltura electrónica de los
átomos de los iones determina la cantidad de moléculas de agua que serán
retenidas por fuerzas electrostáticas.
Poro de eritrocito
3.5 A

Molécula de 3C
 2.6 A
Na+ hidratado
2.56 A
K+ hidratado
1.98 A
Cl hidratado
1.93 A
Permeabilidad (P)
o La permeabilidad de las sustancias en una membrana celular está directamente
relacionada con su solubilidad en lípidos y con su tamaño molecular, como se
indica en la siguiente ecuación:
P = KD/t
Donde:

K es el coeficiente de partición: Valor obtenido de fraccionar la concentración de
una sustancia solubilizada en aceite con la concentración solubilizada en agua.


D es el coeficiente de difusión, dependiente del peso molecular.
t es el espesor de la membrana.
o El coeficiente de permeabilidad de una sustancia mide la velocidad con que
esta atraviesa la membrana de una célula. El agua es una de las sustancias
con mayor grado de permeabilidad, debido principalmente a su bajo peso
molecular y a la alta presión que ejercen las moléculas de agua, que
compensan su insolubilidad en lípidos. Otra razón que explica la alta
permeabilidad del agua es la existencia de poros o canales polares en la
membrana.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
Na+
Triptofano
K+
Cl
Glucosa
Urea,
Glicerol
Indol
Agua
10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2
Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)

Temperatura
o La temperatura está directamente relacionada con la energía cinética de las
sustancias. Cuando la temperatura incrementa, la energía cinética de las
sustancias aumenta (más calor) de modo que el número de colisiones
intermoleculares también se incrementa, resultando en una mayor
permeabilidad.
Finalmente la permeabilidad neta de una sustancia está referida a todo el sistema celular, de
modo que el área total de la membrana es considerada cuando se determina esta variable.
Comparación de permeabilidades
Sustancia
Agua
Glicerol
Triptofano
Glucosa
ClK+
Na+
% de permeabilidad
100
0.1
0.001
0.001
0.000001
0.0000001
0.00000001
Difusión facilitada
Consiste en el ingreso de una sustancia, por lo general un nutriente a favor de la gradiente
de concentración, pero mediante una permeasa específica, localizada en la membrana. No
requiere de gasto energético y la velocidad del transporte está en función de la concentración
del sustrato en el medio. La célula no puede acumular el nutriente en contra del gradiente de
concentración.
Transporte activo
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
La realización de esta función celular requiere de la existencia de proteínas de naturaleza
enzimática a nivel de la membrana celular. Estas proteínas son generalmente integrales de la
membrana y poseen dominios tanto en el interior como en el exterior de la membrana. Cada
una de estas proteínas cumple una función determinada en base a la cual son denominadas:

Uniportadores: capaces de transportar una sustancia de un lado a otro de la
membrana. Mediante este sistema se transporta parte de los K e H.
K+
H+
Ca+
H+

Cotransportadores: capaces de transportar una sustancia de un lado a otro de la
membrana conjuntamente con otra sustancia necesaria para el transporte.
Glu
H+
H+
H+
Los simportadores transportan las dos
sustancias en la misma dirección. Por
ejemplo en algunas bacterias el H+ es
transportado al interior de la célula
conjuntamente con azúcares (glucosa,
lactosa, melibiosa).
H+
Lac
Glu
Na+
En los procariotas predomina el simporte
acoplado al H+ y en los eucariotas al Na+ . A
nivel de la mucosa intestinal la glucosa es
absorbida en asociación al transporte de Na+.
La concentración de Na+ dentro de la célula es
mantenida a niveles bajos mediante otro
sistema enzimático de transporte activo
(ATPasa Na+ K+).
H+
H+
Na+
aa
Los antiportadores transportan una sustancia en un sentido y la otra en sentido
opuesto. Por ejemplo un H+ es transportado al interior de la célula, en tanto que un
Na+ o un ácido orgánico salen de la célula. Uno de los sistemas enzimáticos
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
antiportadores mejor estudiados corresponde a la bomba de Na y K o a la ATPasa Na +
K+.
Procariota
Eucariota
K+
H+
Na+
Na+
K+
Ac. Org.
Na+
H+
En la ATPasa Na+ la función es realizada por un complejo enzimático de la membrana.
En un eritrocito humano se estima que existen unas 5 000 ATPasa Na + K+ cada una
de las cuales pueden extraer 20 iones de Na+ por segundo. La salida de 3 Na+ es
compensado por el ingreso de 2 K+; sin embargo bajo ciertas circunstancias la bomba
puede volverse electrogénica generando una fuerza impulsora, utilizada para el
transporte de otras sustancias como glucosa y aminoácidos.
3 Na+
Lado Externo
ATPasa
Na+ K+
Membrana
Lado citoplasmático
2 K+
3 Na+
1 ATP
2 K+
1 ADP+1 Pi
El transporte activo es dependiente del suministro energético y existen hasta tres fuentes o
mecanismos de obtención de energía:

Mediante un potencial de protones: usado para el transporte de iones orgánicos e
inorgánicos y de azúcares. En Escherichia coli el transporte de lactosa se realiza
gracias a la fuerza motriz de protones. En las bacterias el potencial de protones se
mantiene mediante el bombeo continuo de H+ u otros iones (Na+) hacia el exterior de
la célula.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL

Mediante consumo de ATP: mediante los complejos enzimáticos llamados ATPasa
que utilizan como fuente de energía la hidrólisis del ATP. El transporte de maltosa en
E. coli se realiza a expensas del consumo de ATP. En el caso de las células animales
el Na+ y el agua son eliminados de la célula mediante un proceso de transporte activo
dependiente del ATP.

Mediante la utilización de PEP: se da en los sistemas fosfotransferasas donde la
energía y el fosfato es tomado de la hidrólisis del fosfoenolpiruvato (PEP).
El diez por ciento de la energía obtenida por el metabolismo celular es consumido en el
transporte activo en las células de rana. Sin embargo es una función vital de la célula ya que
mediante el transporte activo se mantiene el potencial de membrana es decir las gradientes
de concentración de iones (potencial iónico), gradientes de carga (potencial eléctrico) y la
gradiente de H+ (potencial de pH). Estos diferentes potenciales se traducen en fuerza motriz
que la célula aprovecha para alcanzar un equilibrio fisiológico y mantener el equilibrio
osmótico.
H+ HSO4-
H+
H+
K+
H+
H+
H+ HPO42-
H+
H+
H+
H+
Na+
H+
H+
H+
H+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
H+
Simporte
Uniporte
Simporte
Antiporte
Translocación de grupo
Se caracteriza porque la molécula transportada se modifica químicamente durante el
transporte. En algunas bacterias la fructosa, glucosa, manosa, manitol, N-acetil glucosamina,
 glucósidos, purinas, pirimidinas y ácidos grasos son asimilados mediante sistemas
fosfotransferasas dependientes del fosfoenolpiruvato (PEP), de modo que el azúcar ingresa
fosforilado.
El sistema fosfotransferasa de E. coli ha sido mejor estudiado. La glucosa ingresa a la célula
como glucosa-6-P. La transferencia secuencial del fosfato tiene lugar desde el
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
fosfoenolpiruvato a través de cuatro proteínas enzimáticas hasta que finalmente la enzima II
(E II) fosforila a la glucosa.
Glu
P
E II
P
Glu
PEP
EI
HPr
E III
Piruvato
P
PEP
P
EI
HPr
: Fosfoenolpiruvato
: Grupo fosfato
: Enzima I (citoplasmática)
: Enzima termoresistente (citoplas.)
E II
: Enzima II integral de membrana
E III
: Enzima III periférica de membrana
Glu
: Glucosa
Glu – P : Glucosa – 6 – P
Mecanismos de captación de glucosa en algunas bacterias
Sistema fosfotransferasa
Escherichia coli
Bacillus subtilis
Clostridium pasteurianum
Staphylococcus aureus
Transporte activo
Pseudomonas aeruginosa
Azotobacter vinelandii
Micrococcus luteus
Mycobacterium smegmatis
Membrana celular y relaciones hídricas
Una solución es una fase que contiene dos o más componentes. La fase puede ser gaseosa,
líquida o sólida. En los sistemas biológicos las soluciones son fundamentalmente acuosas;
bajo este criterio las soluciones que se estudiarán son fases líquidas en las cuales se
dispersa iónica o molecularmente otra sustancia que puede ser líquida, sólida o gaseosa.
Ejemplos:
Agua – alcohol, agua – ácido acético, agua – glicerol, agua - acetona
Agua – glucosa, agua – NaCl, agua – sacarosa, agua – NaOH, agua – AgNO3
Las llamadas soluciones coloidales son sistemas microheterogéneos (límpidos al
microscopio simple, pero discontinuos al ultramicroscopio), por lo que mejor se expresan
como sistemas coloidales. Ejemplos: agua – almidón, agua – gelatina, agua – agar.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
Suele llamarse solvente a la sustancia que constituye la proporción más grande de la
solución y soluto al otro componente. El agua por su naturaleza química tiene propiedades
que hacen que se le considera solvente universal:

El agua es una molécula polar: el oxígeno que es más electronegativo que el
hidrógeno retiene los electrones comprometidos en el enlace más cerca de él,
generando un extremo negativo en la molécula y otro positivo hacia el lado donde se
encuentran los átomos de hidrógeno.
O
H


()
H (+)
Las sustancias que también presentan polaridad son solubles en agua, mientras que
las sustancias apolares como las grasas no son solubles en agua.
Debido a su polaridad, las moléculas de agua establecen enlaces de puente de
hidrógeno, que pertenece al tipo de interacción dipolo – dipolo. El enlace de puente de
hidrógeno es una interacción intermolecular que da origen a una ligadura entre el
hidrógeno enlazado covalentemente al O, N o F de un compuesto, con un par de
electrones no enlazantes de átomos de O, N o F de otro compuesto.
HO
H
H
H O
HO
H
Las soluciones son llamadas electrolíticas cuando en ella se disuelven electrolitos (Na+, K +,
Ca2+, Cl-, PO43-, CO32-) y por lo tanto es conductora de la corriente eléctrica. Las soluciones
acuosas no electrolíticas contienen principalmente sustancias moleculares
como la
sacarosa, urea, alcohol y no son conductoras de electricidad.
Gran parte de las moléculas de agua del protoplasma celular se encuentran adheridas y
retenidas por los aniones y cationes y otra parte importante está adsorvida a la superficie de
macromoléculas como las proteínas y a la superficie de endomembranas como el R.E.,
Complejo de Golgi, etc.; de modo que el agua libre o disponible para ser movilizado no es
muy abundante.
Teniendo como punto referencial el protoplasma celular las soluciones acuosas pueden ser
isotónicas, hipotónicas e hipertónicas.

El protoplasma de la célula es un sistema acuoso - coloidal complejo donde se
encuentran disueltos muchos tipos de electrolíticos y sustancias moleculares como
monosacáridos, aminoácidos, bases nitrogenadas, etc. También se encuentran
suspendidas sustancias de alto peso molecular como proteínas estructurales o de
naturaleza enzimática.
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL

Una solución de NaCl al 0.85 % es llamada solución fisiológica, porque reproduce en
alguna forma la presión osmótica que ejerce el protoplasma celular. Este tipo de
soluciones que tienen disueltos solutos en un grado proporcional al del protoplasma
celular son consideradas isotónicas.

Las soluciones que tienen una mayor cantidad de solutos respecto al protoplasma
celular y por lo tanto ejercen una mayor presión osmótica son llamadas soluciones
hipertónicas (solución de NaCl > 0.85 %).

Las soluciones que tienen una menor cantidad de solutos respecto al protoplasma
celular y por lo tanto que ejercen una menor presión osmótica son llamadas
soluciones hipotónicas (solución de NaCl < 0,85 %).
SOLUCIONES
Solución fisiológica  Protoplasma
 0,89 % NaCl
NaCl
H2O
HIPOTÓNICA
< 0,89 % NaCl
ISOTÓNICA
= 0,89 % NaCl
HIPERTÓNICA
> 0,89 % NaCl
Difusión
El movimiento que experimenta una sustancia impulsado por su energía cinética dentro
de un sistema, constituye la difusión.
Siguiendo las leyes físicas naturales que conducen al equilibrio termodinámico en un
sistema natural, los átomos o moléculas de soluto se movilizan siguiendo la gradiente de
concentración, es decir desde las zonas donde se encuentran más concentradas hacia
las de menor concentración.
La temperatura es un factor que influye en el movimiento de las partículas. Cuando se
aumenta el calor en un sistema, incrementa el movimiento y choque de moléculas debido
al aumento de la energía cinética de las mismas.
Osmosis y diálisis
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN

FISIOLOGIA GENERAL
El movimiento de agua (solvente) de una zona de mayor concentración a otra de
menor concentración atravesando una membrana semipermeable es llamado
ósmosis. En un sistema biológico el paso del agua a través de la membrana celular
siguiendo la gradiente de concentración constituye la ósmosis. En una célula sólo el
agua que se encuentra disponible para movilizarse experimenta ósmosis.
La fuerza de resistencia u oposición que ejerce una determinada solución sobre el
movimiento de las moléculas de agua de otra solución, constituye su presión osmótica.
Así pues la fuerza con que se opone una solución de NaCl al 2% sobre el movimiento
de las moléculas de agua del protoplasma celular es bastante alta, por lo tanto esta
solución ejerce una elevada presión osmótica sobre el protoplasma.

El movimiento del soluto de una zona de mayor concentración a otra de menor
concentración atravesando una membrana semipermeable es llamado diálisis. En una
célula algunas sustancias disueltas atraviesan la membrana celular mediante
transporte pasivo, siguiendo la gradiente de concentración del soluto, realizándose de
este modo la diálisis.
Plasmólisis y turgencia

Cuando una célula o tejido se encuentran en un medio hipertónico el movimiento de
las moléculas de agua (ósmosis) se da desde las células hacia el medio extracelular,
de modo que hay disminución del volumen y peso de la célula, y además la membrana
celular se repliega; estos cambios que ocurren en las células se denomina plasmólisis.

Cuando una célula o tejido se encuentran en un medio hipotónico el movimiento de las
moléculas de agua (ósmosis) se da desde el medio extracelular hacia el interior de la
célula de modo que, el volumen y peso celular incrementan. Si el incremento de
volumen es grande y se trata de una célula animal puede ocurrir la lisis de la célula; en
Blgo. Jeni Barboza Palomino
UNAC – FIARN
FISIOLOGIA GENERAL
el caso de una célula vegetal la pared celular que es más resistente impide la ruptura
de membrana de la célula.
Blgo. Jeni Barboza Palomino