Cómo afecta la ósmosis a la química sanguínea

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Por John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky

La presión osmótica es un principio químico básico, pero también desempeña un papel en la biología. De hecho, la ósmosis está ocurriendo en su cuerpo ahora mismo mientras sus sistemas biológicos trabajan para mantener el equilibrio en su química sanguínea.

Supongamos que usted toma un contenedor y lo divide en dos compartimentos usando una membrana delgada que contiene poros microscópicos; los poros son lo suficientemente grandes como para permitir que las moléculas de agua pasen a través de ellos, pero no las partículas de solutos. Este tipo de membrana se denomina membrana semipermeable y sólo deja pasar algunas partículas pequeñas.

A continuación, se añade una solución salina concentrada en un compartimento y una solución salina más diluida en el otro. Inicialmente, los volúmenes de las dos soluciones comienzan de la misma manera. Pero después de un tiempo, se nota que el nivel en el lado más concentrado ha subido y que el nivel en el lado más diluido ha bajado. Este cambio en los niveles se debe al paso de moléculas de agua del lado más diluido al más concentrado a través de la membrana semipermeable. Este proceso se denomina ósmosis, el paso de un disolvente a través de una membrana semipermeable a una solución de mayor concentración de solutos. La presión que habría que ejercer en el lado más concentrado para detener este proceso se llama presión osmótica.

Presión osmótica.

El disolvente siempre fluye a través de la membrana semipermeable desde el lado más diluido hacia el más concentrado. De hecho, se puede tener agua pura por un lado y cualquier solución salina por el otro, y el agua siempre va del lado de agua pura al de solución salina. Cuanto más concentrada esté la solución salina, mayor será la presión necesaria para detener la ósmosis (mayor será la presión osmótica).

Pero, ¿qué pasa si se aplica más presión de la necesaria para detener el proceso osmótico, excediendo la presión osmótica? El agua es forzada a través de la membrana semipermeable desde el lado más concentrado hasta el más diluido en un proceso llamado ósmosis inversa. La ósmosis inversa es una forma buena y relativamente barata de purificar el agua. El mundo tiene muchas plantas de ósmosis inversa que extraen agua potable del agua de mar. Los pilotos de la Marina incluso llevan consigo pequeñas unidades de ósmosis inversa en caso de que tengan que eyectarse en el mar.

Las paredes celulares a menudo actúan como membranas semipermeables. ¿Alguna vez comes pepinillos? Los pepinos se remojan en una solución de salmuera para hacer encurtidos. La concentración de la solución dentro del pepino es menor que la concentración de la solución salina, por lo que el agua migra a través de las paredes celulares hacia la salmuera, haciendo que el pepino se encoja.

Una de las consecuencias biológicamente más importantes de la presión osmótica involucra a las células dentro de su propio cuerpo. Por ejemplo, dentro de un glóbulo rojo hay una solución acuosa, y fuera de la célula hay otra solución acuosa (líquido intercelular). Cuando la solución fuera de la célula tiene la misma presión osmótica que la solución dentro de la célula, se dice que esa solución externa es isotónica.

El agua puede ser intercambiada en ambas direcciones, ayudando a mantener la célula saludable. Sin embargo, si el líquido intercelular se vuelve más concentrado y tiene una presión osmótica más alta (la solución es hipertónica), el agua fluye principalmente fuera del glóbulo sanguíneo, haciendo que se encoja y se vuelva irregular en forma. Este proceso, llamado crenación, puede ocurrir si la persona se deshidrata seriamente.

Las células craneadas no son tan eficientes para transportar el oxígeno. Si, por otro lado, el líquido intercelular está más diluido que la solución dentro de las células y tiene una presión osmótica más baja (la solución es hipotónica), el agua fluye principalmente hacia la célula. Este proceso, llamado hemólisis, hace que la célula se hinche y eventualmente se rompa.

Crenación y hemólisis de glóbulos rojos.

Los procesos de crenación y hemólisis explican por qué la concentración de soluciones intravenosas es tan crítica.

Si están demasiado diluidos, entonces puede haber hemólisis, y si están demasiado concentrados, la crenación es una posibilidad.

Puedes calcular la presión osmótica (π) usando la siguiente ecuación:

En esta ecuación, π es la presión osmótica en atmósferas, n es el número de moles de soluto, R es la constante de gas ideal, T es la temperatura Kelvin, V es el volumen de la solución en litros, e i es el factor van’t Hoff (el número de moles de partículas que se formarán a partir de 1 mol de soluto); n/V puede ser reemplazado por M, la molaridad de la solución.

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