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DIFUSIÓN Y ÓSMOSIS
Ali Valentina Mera, Daniela Campo, Dayani Gómez, Kevin Muñoz
Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma De Occidente. Colombia. 
Ingeniería Biomédica, Curso De Biofísica. Profesor F. Moreno
1. MODELO TEÓRICO 
Definición de Conceptos:
· Membrana semipermeable.
· Ósmosis.
· Difusión simple.
· Difusión facilitada.
Una membrana semipermeable es aquella que contiene poros de dimensión molecular, por tanto, sólo pueden atravesar la membrana las moléculas con menor tamaño al de estos poros; este tipo de membrana permite que ciertas moléculas o iones pasen a través de ella por difusión simple, y ocasionalmente por difusión facilitada. “Para que el paso de sustancias a través de la membrana se produzca, es necesario la existencia de una fuerza impulsora entre ambos lados de la membrana, la cual puede ser de diferente naturaleza: diferencia de presión, diferencia de concentración, potencial eléctrico, etc.” [1]. Un ejemplo de membrana semipermeable es una bicapa lipídica que rodea las células.
El movimiento de un fluido a través de una membrana semipermeable y dependiendo del gradiente de concentración es lo que se conoce como osmosis; más específicamente, este es un fenómeno físico en el que se produce el paso de un disolvente (más no de soluto) a través de una membrana, yendo de una solución diluida a otra más concentrada, tal comportamiento supone una difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía [2].
Por otra parte, cuando se hace referencia al movimiento de los solutos se denomina difusión, la cual puede ser tanto simple como facilitada. La difusión simple ocurre cuando el soluto pasa desde las regiones de alta concentración hasta las de menor concentración (a favor del gradiente), atravesando la membrana sin necesidad de un aporte externo de energía, como es el caso del agua, gases disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la vitamina A) que cruzan la membrana celular con facilidad; además es el único mecanismo por el cual el oxígeno ingresa a las células, y es uno de los principales mecanismos de regulación osmótica en las mismas. El segundo movimiento se denomina difusión mediada o facilitada, donde las sustancias atraviesan la membrana mediante proteínas específicas que las reconocen y permiten su paso, evitando el contacto directo de dichas sustancias (generalmente hidrofílicas) con los lípidos hidrofóbicos, Las proteínas de canal y las proteínas transportadoras facilitan la difusión por diferentes mecanismos [3].
Según la concentración de solventes y solutos, los medios se pueden clasificar en hipotónicos, hipertónicos e isotónicos. El primero ocurre cuando la concentración de soluto es menor respecto al medio con el que se compara; el segundo cuando la concentración de soluto es mayor respecto al medio y el último cuando ambos medios tienen la misma concentración. 
A la presión que ejerce el solvente sobre la cara de la membrana donde hay menor concentración de soluto se le denomina presión osmótica [2]; dicha presión es hallada con la siguiente formula, donde C representa la osmolalidad, R hace referencia a la constante de los gases ideales en mmHg, y T es la temperatura a la que se encuentra el fluido e Kelvin:
 π= CRT (1)
Otro concepto de suma importancia para este laboratorio es el MWCO (Molecular weight cut-off) o peso molecular cortado, este es un método de caracterización utilizado en la filtración para describir la distribución del tamaño de los poros y las capacidades de retención de las membranas. Se define como el peso molecular más bajo (en Dalton) en el cual la membrana retiene más del 90% de un soluto con un peso molecular conocido. De acuerdo con la información anterior, dependiendo del MWCO de cada membrana, permitirán el paso de ciertos solutos a través de la misma, como por ejemplo:
	
	¿Permite el paso del soluto?
	
	MEMBRANA (MWCO)
	SOLUTO
	20
	50
	100
	200
	Na+/Cl-
	No
	Si
	Si
	Si
	Albúmina
	No
	No
	No
	No
	Glucosa
	No
	No
	No
	Si
Tabla 1. Paso de solutos a través de las distintas membranas
Lo anterior también se da gracias al peso molecular de cada soluto, pues cuando este no supera el MWCO de la membrana no le es posible atravesarla; el peso de los solutos utilizados en la simulación es el siguiente:
	SOLUTO
	PESO MOLECULAR
	Na+
	22,989 g/mol
	Cl-
	35,453 g/mol
	Albúmina
	67000 g/mol
	Glucosa
	180,156 g/mol
 
Tabla 2. Peso molecular de los solutos utilizados.
2. MÉTODO EXPERIMENTAL RESULTADOS y DISCUSIÓN
Como método experimental se utilizó un simulador llamado “PhysioEx 6.0”. Donde a partir de ciertos parámetros ingresados era posible adquirir datos como la diferencia de presión en cada uno de los recipientes y si ocurría o no el proceso de osmosis. Obteniendo los siguientes resultados:
	
	PRESIÓN (mmHg)
	
	MEMBRANA (MWCO)
	SOLUTO
	20
	50
	100
	200
	Na+/Cl- 9mM
	306
	0
	0
	0
	Albúmina 9mM
	153
	153
	153
	153
	Glucosa 9mM
	153
	153
	153
	0
Tabla 3. Resultados generales del experimento
 
EXPERIMENTO 1 (Na+/Cl-): Al realizar el experimento con el NaCl se observa un aumento de presión en el contenedor izquierdo con la membrana de 20 MWCO; dicho incremento de presión se produce debido al paso del solvente a través de la membrana semipermeable desde el contenedor con menor concentración de soluto (derecho) al que posee una mayor concentración (izquierdo), generando una fuerza ejercida hacia las superficies del contenedor y de la membrana (se produce osmosis más no difusión). 
Por otra parte, las membranas de 50, 100 y 200 MWCO si permiten el paso de estas moléculas, ya que el tamaño de los poros de las membranas es superior al tamaño y peso de los iones (22,989 - 35,453 g/mol), logrando un equilibrio de concentración en amos recipientes.
Teniendo en cuenta la ecuación [π= CRT], es posible determinar analíticamente la presión osmótica así:
Con lo que se comprueba que el resultado obtenido mediante el simulador es verídico. Cabe resaltar que en este caso se toma la osmolaridad del soluto como 18 mOsmol ya que se están agregando 2 iones, cada uno con osmolaridad de 9 mOsmol.
Figura 1. Experimento 1 (Na+/Cl-)
EXPERIMENTO 2 (Albúmina): Debido al gran peso molecular de la proteína Albúmina (67000 g/mol) no fue posible observar difusión con ninguna de las membranas empleadas, pues se supera el límite de tamaño de los poros; es así como se obtiene el mismo incremento de presión en su contenedor para cada tipo de membrana (153 mmHg), esto gracias a la fuerza ejercida en las paredes del recipiente por parte del solvente que atraviesa la membrana tras el proceso de osmosis
Teniendo en cuenta la ecuación [π= CRT], es posible determinar analíticamente la presión osmótica así:
Con lo que se comprueba que el resultado obtenido mediante el simulador es verídico.
Figura 2. Experimento 2 (Albúmina)
EXPERIMENTO 3 (Glucosa): Al realizar el experimento con la glucosa se observa un aumento de presión en el contenedor izquierdo con las membranas de 20, 50 y 100 MWCO; esto a causa de las razones anteriormente expuestas, como el hecho de que su peso molecular supere el tamaño de los poros de las membranas evitando que ocurra un proceso de difusión, además de darse un equilibrio osmótico que implica el paso de solvente del contenedor derecho al izquierdo.
Sin embargo, al comparar la membrana de 200 MWCO con el peso molecular de la glucosa (180,156 g/mol) es posible inferir que se llevará a cabo el proceso de difusión, pues su peso es inferior al límite permitido por la membrana, lo que la vuelve una molécula permeante ante esta.
Teniendo en cuenta la ecuación [π= CRT], es posible determinar analíticamente la presión osmótica así:
Con lo que se comprueba que el resultado obtenido mediante el simulador es verídico. 
Figura 3. Experimento 3 (Glucosa)
REFERENCIAS
[1]. Dream. (Agosto 16, 2018). ¿Qué es una membrana semipermeable? Marzo 14, 2019, de youbioit.Sitio web: https://www.youbioit.com/en/article/image/28123/que-es-una-membrana-semipermeable 
[2]. G. Costas. Ósmosis ¿qué es y qué función tiene?. Marzo 14, 2019, de Ciencia y Biología. Sitio web: https://cienciaybiologia.com/osmosis/
[3]. (Abril 4, 2011) DIFUSION SIMPLE Y DIFUSION FACILITADA. Marzo 14, 2019. Sitio web: http://membranascelulares.blogspot.com/2011/04/tipo-de-transportes-de-la-membrana.html
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