Definición de solución hipertónica
Una solución hipertónica contiene una mayor concentración de solutos en comparación con otra solución. La solución opuesta con una concentración menor se conoce como solución hipotónica. Los científicos deben describir el contenido de la célula en comparación con el medio ambiente. Si una célula se coloca en una solución hipertónica, la célula se considera hipotónica.
Resumen de la solución hipertónica
Si el citosol de la célula es una solución hipertónica, significa que el entorno es hipotónico, o más débilmente concentrado. Esto es de gran importancia porque los solutos y el agua tienden a fluir o difundirse a lo largo de sus gradientes. Dos soluciones mezcladas acabarán convirtiéndose en una única solución. Si las soluciones están separadas por una membrana permeable que sólo permite el paso del agua, las soluciones se volverán isotónicas cuando el agua se mueva entre las dos soluciones. Las soluciones isotónicas tienen concentraciones iguales, aunque pueden tener volúmenes diferentes.
Este movimiento de iones y agua es extremadamente importante para las células. Las células utilizan los gradientes de iones para una serie de propósitos. Por ejemplo, las células vegetales utilizan una solución hipertónica dentro de su vacuola central para ayudar a atraer agua a la vacuola. Esto expande la cámara y permite a las plantas crear presión de turgencia en sus células. Las células animales, especialmente las nerviosas, dependen de una solución hipertónica y de los iones que contiene para crear un potencial de acción o una señal nerviosa. La actividad eléctrica de estas células depende de las cargas positivas y negativas de los iones de la solución hipertónica.
Ejemplos de soluciones hipertónicas
Riñón humano
Para regular la cantidad de agua en el cuerpo, el cerebro humano tiene unas proteínas especiales llamadas osmorreceptores, que pueden medir la osmolaridad del entorno que rodea la célula. Si el entorno se convierte en una solución altamente hipertónica, es porque no hay suficiente agua en la sangre para diluir los solutos. El hipotálamo libera hormonas mientras aumenta la permeabilidad de las membranas en el riñón. El riñón reabsorbe el agua que habría sido excretada y la devuelve al torrente sanguíneo. La sangre se vuelve más isotónica en comparación con las células, y los procesos normales pueden continuar.
Osmorregulación de las tortugas marinas
En comparación con el agua dulce, el agua salada es una solución hipertónica. Esto significa que para que las células funcionen, deben contener un citosol que sea una solución más hipertónica que el agua salada. Las tortugas marinas, por ejemplo, viven en una solución mucho más hipertónica en comparación con las tortugas de agua dulce. Si se pone una tortuga de agua dulce en agua de mar, el agua de mar hipertónica deshidratará a la tortuga. En lugar de ser hidratada por el agua, el agua del océano, densa en solutos, extraerá agua del cuerpo para equilibrar la diferencia de osmolaridad.
Para superar este obstáculo, las tortugas marinas y otros animales marinos han desarrollado vías únicas para eliminar el exceso de sales. Las sales pasan del tracto digestivo al torrente sanguíneo. Cuando llegan a la glándula de la sal, se eliminan. Esto crea un entorno interno que es más alto en solutos, pero que no pierde cantidades excesivas de agua al medio ambiente.
Plantas en solución hipertónica
En general, las plantas prefieren vivir en entornos hipotónicos. En un entorno hipotónico, el agua inunda fácilmente las células de las plantas y éstas pueden permanecer turgentes, o rígidas, debido a las presiones ejercidas sobre sus paredes celulares por la afluencia de agua. Las plantas utilizan este potencial hídrico para dar estructura a sus cuerpos y mover el agua desde las raíces hasta la parte superior de la planta. Sin embargo, muchas plantas se han adaptado a vivir en ambientes hipertónicos. Las marismas junto al mar, los manglares y otras aguas salobres contienen un contenido de sal mucho mayor que el agua dulce. El suelo se satura con estas sales, creando una concentración de solutos mucho mayor en el suelo.
La mayoría de las plantas se marchitarían si fueran trasplantadas a este hábitat, pero un grupo especial de plantas conocido como halófitas ha evolucionado para superar este obstáculo. Al aumentar la osmolaridad de sus raíces, las plantas son capaces de pasar de un entorno hipotónico en el interior de la célula en comparación con el medio ambiente, a una solución hipertónica en el citosol. Esto disminuye el potencial hídrico de las células de la raíz y permite que el agua entre en las células. Las células almacenan el exceso de sales en las raíces o transportan las sales a las hojas, donde pueden ser excretadas por las glándulas.
Una célula en solución hipertónica
La membrana plasmática que rodea a las células es una membrana permeable especial que separa el contenido de la célula del entorno. La membrana plasmática está provista de proteínas especiales de transporte de membrana que ayudan a transportar solutos a través de ella. También tiene canales proteicos especiales llamados acuaporinas que permiten que el agua fluya libremente a través de la membrana. La célula debe utilizar energía para mover activamente los solutos dentro y fuera de la célula. Si hay demasiados solutos, el citosol se convierte en una solución hipertónica en comparación con el entorno. Las células sin paredes celulares pueden estallar en esta condición.
Demasiados solutos en el entorno se convertirán en la solución hipertónica. En este caso, ocurrirá lo contrario, ya que el agua se mueve fuera de la célula. El agua se mueve en contra del gradiente de concentración de solutos, moviéndose desde zonas de baja concentración de solutos a zonas de alta concentración de solutos. En otro sentido, el agua se mueve con el gradiente de concentración de agua, desde zonas de alta concentración de agua a zonas de baja concentración de agua.
Los organismos que regulan la osmolaridad de sus células se conocen como osmorreguladores. Normalmente, las células tratan de mantener su citoplasma como una solución hipertónica en comparación con el entorno. Aunque esto plantea ciertos problemas estructurales, permite que el agua fluya libremente por la célula y participe en muchas de las reacciones necesarias. Si las células fueran hipotónicas, acabarían perdiendo la mayor parte de su agua al medio ambiente. Otros organismos, los osmoconformes, tienen la misma osmolaridad que el medio ambiente, aunque los solutos exactos pueden ser diferentes. Esto garantiza que no pierdan ni ganen mucha agua.