viernes, 15 de abril de 2011

Microclase: Relaciones Hídricas en Células Vegetales y Animales

Relaciones Hídricas en Células Vegetales y Animales

La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los sucesos que acontecen es necesario refrescar los conceptos de potencial de agua, difusión y ósmosis. El potencial de agua es la tendencia del agua a moverse de un área de mayor concentración a una de menor concentración.


La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración. Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema. La difusión constituye una de las principales formas de movimiento de sustancias entre las células y una de las formas en que las pequeñas moléculas cruzan la membrana celular. El intercambio de gases en branquias y pulmones es consecuencia de fenómenos de difusión.

ÓSMOSIS. Es una forma especial de difusión, en la que el solvente agua se mueve a través de una membrana de permeabilidad selectiva, de una zona de potencial hídrico alto a una zona de potencial hídrico bajo. La ósmosis es un proceso pasivo, por lo tanto no utiliza energía metabólica. Aquí no son los solutos o partículas los que se desplazan de una zona a otra, sino el solvente, que es el agua. Esto ocurre cuando la membrana que separa ambas zonas de concentración no es permeable a los solutos partículas.



SOLUCIONES ISOTÓNICAS, HIPOTÓNICAS E HIPERTÓNICAS

El agua se mueve fácilmente cruzando las membranas celulares, a través de canales especiales revestidos de proteína. Si el total de la concentración de todos los solutos disueltos no es igual en ambos lados, habrá un movimiento neto de moléculas de agua hacia dentro o fuera de la célula. Para donde es el movimiento del agua, depende si el medio donde se encuentra la célula es isotónico, hipotónico o hipertónico.

Las soluciones isotónicas tienen una concentración de soluto igual a la del citoplasma celular, por lo que los potenciales hídricos son iguales, la célula se encuentra en equilibrio osmótico con el medio. Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de sustancia y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo. Cuando las células están en una solución isotónica, el movimiento de agua hacia afuera está balanceado con el movimiento de agua hacia adentro. Un 0.9% de solución de NaCl (salina) es isotónica para las células animales.

Una solución hipotónica tiene una concentración de soluto menor que el citoplasma celular, por lo que la célula absorbe agua y se hincha, aumentando la presión de turgencia, que es una presión hidrostática que se ejerce sobre la pared celular.

Cuando una célula es expuesta a condiciones hipotónicas, hay un movimiento neto de agua hacia dentro de la célula. Las células sin pared celular (células animales) se inflan y pueden explotar (lisis). Si el exceso de agua no es removido de la célula. Las células con paredes celulares (células vegetales) a menudo se benefician de la presión que da rigidez en medios hipotónicos.

Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor que el citoplasma celular, por lo que tiene un potencial hídrico menor que el del contenido celular. La célula pierde agua, la membrana se retrae separándose de la pared y la células se vuelve flácida, se dice que la célula se ha plasmolizado. Si las concentraciones de solutos disueltos es mayor fuera de la célula, la concentración de agua es correspondientemente menor. Como resultado, el agua dentro de la célula sale para alcanzar el equilibrio, produciendo un encogimiento de la célula.

Células vegetales y animales en medios hipotónicos

Turgencia en las plantas

Las células vegetales están rodeadas de paredes celulares rígidas. Cuando las células vegetales se exponen a medios hipotónicos, el agua se precipita dentro de la célula, y la célula se hincha, pero no se rompe por la capa rígida de la pared. La presión de la célula empujando contra la pared es llamada presión de turgencia, y es el estado ideal para la mayor parte de los tejidos vegetales. Por ejemplo, si se coloca un tallo de apio o una hoja de lechuga marchito en un medio hipotónico de agua pura, a menudo reviven por inducción de turgencia en las células vegetales.

Lisis en animales

Las células animales carecen de la rigidez de las paredes celulares. Cuando se exponen a medios hipotónicos, el agua penetra dentro de la célula y la célula se infla. Eventualmente, si el agua no es quitada de la célula, la presión puede exceder la fuerza de tensión de la célula, y estalla o cae en lisis. Muchos protistas unicelulares que viven en agua dulce, tienen vacuolas contráctiles, que bombean fuera el agua, para poder mantener un equilibrio osmótico y evitar la lisis.


Células vegetales y animales en medios hipertónicos

Plasmólisis de células vegetales

Las células vegetales están rodeadas por una pared rígida. Cuando las células vegetales son expuestas a medios hipertónicos, el agua sale de la célula, y la célula se encoge, alejándose de la pared celular, dando como resultado a la plasmólisis. La célula plasmolizada está deshidratada y pierde la mayoría de sus funciones fisiológicas. Si las células son regresadas a su estado isotónico o hipotónico, el agua vuelve a entrar a la célula y se restaura su funcionamiento normal.


Contracción de células animales

Las células animales carecen de paredes rígidas. Cuando son expuestas a medios hipertónicos, el agua sale de la célula y la célula se contrae o encoge. Las células quedan deshidratadas y pierden la mayoría de sus funciones fisiológicas. Si las células son regresadas a su estado isotónico o hipotónico, el agua vuelve a entrar a la célula y se restaura su funcionamiento normal.

Células vegetales sometidas a medios isotónicos, hipertónicos e hipotónicos.




Globúlos rojos sometidos a medios isotónicos, hipertónicos e hipotónicos.

Ahora vean este video, donde se muestra la plasmólisis en células de cebolla, al  ser sometidas a un medio hipertónico, lo que provocan la abrupta salida de agua, por ende las células se contraen.

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