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En ocasiones, la concentración de una disolución puede expresarse utilizando el término de osmolaridad (osmo- les/L). En la ecuación de van´t Hoff, la osmolaridad viene expresada por el producto iM, en el que i expresa el grado de ionización o disociación del soluto. Así, para una disolución diluida de NaCl, i es igual a 2. La presión osmótica es, por tanto, proporcional a la osmolaridad de una disolución. El término osmolaridad puede considerarse sinónimo de tonicidad. De esta manera, dadas dos disoluciones cuales- quiera, diremos que son isotónicas si presentan la misma pre- sión osmótica o la misma osmolaridad. Una de ellas es hiper- tónica (A) con respecto a la otra (B), si presenta mayor presión osmótica u osmolaridad (por tanto, si se encuentran separadas por una membrana semipermeable, existirá un flujo neto de disolvente desde la B hacia la A). La disolución B, con menor presión osmótica u osmolaridad que la A, se denominará hipotónica con respecto a la A (por tanto, dicha disolución B tenderá a una disminución de volumen por el ya citado flujo de disolvente desde B hacia A). La tonicidad de las disoluciones tiene una gran impor- tancia fisiológica, ya que el medio externo celular debe ser isotónico con el interno; de lo contrario, se producirían trans- ferencias de agua, alteraciones que pondrían en peligro el adecuado funcionamiento del organismo. Así, por ejemplo, podemos considerar el caso de los gló- bulos rojos o eritrocitos, que puede hacerse extensivo a cual- quier tipo de célula animal. En condiciones normales, las células se encuentran rodeadas de un líquido extracelular iso- tónico, el plasma (su tonicidad es equivalente a la de una disolución de NaCl al 0.9%). Sin embargo, si se introducen los eritrocitos en un medio hipotónico o disolvente puro, tienden a tomar agua y aumentar su volumen, produciéndo- se el fenómeno de turgencia, que lleva consigo finalmente la destrucción total de la célula. En el caso particular del eritro- cito, la ruptura celular se conoce con el nombre de hemólisis. Si, por el contrario, la célula se introduce en un medio o disolución hipertónica (por ejemplo, NaCl al 3%), tiende a perder agua, que saldría desde la célula hacia el medio, con lo que se produciría el proceso de retracción, que recibe el nombre genérico de plasmólisis, lo que supondría, asimismo, la muerte celular. En el caso del hematíe, a este proceso se le denomina crenación. Las membranas plasmáticas son más permeables al agua que a los iones y a otras moléculas pequeñas. Esta permeabi- lidad selectiva se debe a la simple difusión del agua a través de la membrana y a la presencia de canales proteicos para el agua establecidos por las acuaporinas (Recuadro 3-3). Estos fenómenos se producen con mayor dificultad cuando las células se encuentran recubiertas por una estruc- tura más rígida que la membrana celular, la denominada pared celular. Dicha pared permite que bacterias, hongos, levaduras y células vegetales puedan subsistir en medios hipertónicos o hipotónicos. Asimismo, permite la existencia de la denominada presión de turgencia (presión osmótica del interior de la célula sobre la pared celular), que es la que le confiere rigidez al organismo vegetal. 3.4.2 Disoluciones coloidales Como se señaló con anterioridad existe un tipo especial de diso- luciones, las denominadas disoluciones o dispersiones coloida- les, que se definen como sistemas heterogéneos sin separación de fases. El diámetro de la partícula de soluto es intermedio entre el de las suspensiones y el de las verdaderas disoluciones. Por ello, no sedimentan simplemente por gravedad y es necesa- rio recurrir a la ultracentrifugación para conseguirlo. Como disoluciones que son, están constituidas por solu- tos y disolventes. El soluto se denomina fase dispersa o dis- persoide, mientras que el disolvente es la fase dispersante o medio de dispersión. Dos propiedades características de estas disoluciones coloidales son: — Efecto Tyndall. Se origina por la reflexión y la refrac- ción de la luz producidas al chocar ésta con las partí- culas coloidales, originando la dispersión de la radia- ción luminosa. — Movimiento browniano. Consiste en un movimiento caótico, al azar, con trayectoria irregular de las partí- culas coloidales. La razón del mismo es la existencia de choques múltiples entre las partículas de soluto y las moléculas del medio. La importancia bioquímica de las dispersiones coloidales estriba en que las macromoléculas biológicas, como las pro- teínas, los ácidos nucleicos o los polisacáridos, dan lugar a disoluciones coloidales cuando se disuelven. Estas macro- moléculas presentan una superficie de contacto con el agua rica en grupos polares e iónicos, atrayendo un gran número de moléculas de agua (agua ligada o asociada). Las disoluciones coloidales están implicadas en algunas propiedades fisiológicas importantes. Son responsables de la existencia del efecto Gibbs-Donnan, que puede describirse como la desigual distribución de iones difusibles a ambos lados de una membrana de diálisis o dialítica (membrana que permite el paso al agua o disolvente puro y a los iones, pero que por su tamaño de poro impide el paso de una macromolé- cula o soluto coloidal). Esta distribución desigual se debe a la carga electrostática del coloide y a la imposibilidad de éste de atravesar la membrana, lo que determina la retención de los contraiones correspondientes para mantener la neutralidad electrónica de la disolución, a ambos lados de la membrana. Un protagonis ta excepcional: el agua | 41 03 Capitulo 03 8/4/05 09:40 Página 41 BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR (...) CONTENIDO PARTE I: ESTRUCTURA Y METABOLISMO SECCIÓN I: EL ESCENARIO BIOQUÍMICO 3. UN PROTAGONISTA EXCEPCIONAL: EL AGUA 3.4 IONES 3.4.2 Disoluciones coloidales
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