Definición de Tonicidad
El término tonicidad se refiere a la capacidad de una solución para cambiar el volumen de un objeto sumergido, típicamente una célula, por el flujo neto de agua. Depende de las concentraciones relativas de solutos disueltos a cada lado de una membrana semipermeable (una membrana que permite que el agua fluya a través de ella pero no permite que pasen algunos o todos los solutos).
Más específicamente, la tonicidad es una comparación de la osmolaridad de los solutos disueltos dentro de la membrana en comparación con el exterior de la membrana, excluyendo cualquier soluto que pase libremente a través de la membrana. Se utiliza para predecir el flujo neto de agua a través de la membrana, que intentará igualar las concentraciones de soluto disuelto a ambos lados de la membrana semipermeable.
Cómo funciona la tonicidad
La tonicidad funciona por ósmosis, que es el proceso por el cual el agua fluye de un área con menor concentración de solutos disueltos a un área con mayor concentración de solutos disueltos. Por lo tanto, la tonicidad depende de las concentraciones relativas de solutos disueltos a ambos lados de la membrana, así como de la capacidad de esos solutos para atravesar la membrana. Cualquier soluto que pueda atravesar la membrana libremente no contribuirá a la tonicidad.
La ósmosis se produce a través de una membrana semipermeable, como una membrana celular. Para solutos que no pueden pasar libremente a través de la membrana, la cantidad de soluto disuelto a cada lado de la membrana permanece constante. Las concentraciones de soluto, sin embargo, no son constantes porque cambiarán a medida que cambie la cantidad de agua (disolvente). Por lo tanto, cuando el agua fluye de un área con menor concentración de solutos disueltos a un área con mayor concentración de solutos disueltos, la primera concentración aumenta y la segunda concentración disminuye.
Tonicidad frente a osmolaridad
La osmolaridad es la molaridad de un compuesto multiplicada por el número de partículas en las que se disocia el compuesto. Por ejemplo, el NaCl se disocia en dos iones: Na+ y Cl-. Por lo tanto, una solución 1,5 M de NaCl es una solución osmolar 3,0 de NaCl ({eq}1,5~M \times 2 \frac {partículas}{fórmula~unidad}= 3,0~Osm {/eq}). Por el contrario, la glucosa no se disocia en iones, por lo que una solución de glucosa 1,5 M es una solución de glucosa 1,5 osmolar ({eq}1,5~M \times 1 \frac {partícula}{fórmula~unidad} = 1,5~Osm {/eq}).
La tonicidad y la osmolaridad son similares en el sentido de que ambas dependen de las concentraciones de moléculas e iones disueltos. Las principales diferencias entre tonicidad y osmolaridad son:
- Los solutos que pueden atravesar libremente la membrana contribuyen a la osmolaridad pero no a la tonicidad.
- La osmolaridad es absoluta, mientras que la tonicidad es relativa (es decir, la tonicidad simplemente indica si hay una concentración mayor, menor o igual de moléculas e iones disueltos a través de la membrana, mientras que la osmolaridad dice cuáles son esas concentraciones).
- La osmolaridad usa la unidad Osm (al igual que la molaridad usa la unidad M), mientras que la tonicidad no tiene unidades. Más bien, la tonicidad se expresa únicamente por el tipo que es: hipertónico, hipotónico o isotónico.
Tipos de tonicidad
Los tres tipos de tonicidad se muestran en la Figura 1. En los tres escenarios, el agua fluye desde un área con una menor concentración de solutos disueltos hacia un área con una mayor concentración de solutos disueltos.
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Solución hipertónica
Una solución hipertónica es una solución que tiene una mayor concentración de solutos disueltos (y, por lo tanto, una menor concentración de agua) en comparación con la célula. Cuando una célula se coloca en una solución hipertónica, el agua fluye fuera de la célula hacia la solución circundante. Como resultado, la célula se arrugará.
Solución hipotónica
Una solución hipotónica es una solución que tiene una menor concentración de solutos disueltos (y, por lo tanto, una mayor concentración de agua) en comparación con la célula. Cuando se coloca una celda en una solución hipotónica, el agua fluye desde la solución hacia la celda. Como resultado, la célula se hinchará.
Si una célula animal se hincha lo suficiente, estallará, ya que carece de una pared celular que la mantenga unida. Por el contrario, una célula vegetal tiene una pared celular, por lo que la célula vegetal se hinchará pero no explotará. Este fenómeno es responsable de la presión de turgencia que mantiene erguidos los tallos de las plantas contra la gravedad.
Solución Isotónica
Una solución isotónica es una solución que tiene la misma concentración de solutos disueltos (y, por lo tanto, la misma concentración de agua) que la célula. Una celda sumergida en una solución isotónica no experimentará cambios netos, ya que no habrá un flujo neto de agua dentro o fuera de la celda. Por esta razón, muchos fluidos corporales y medicamentos, como las gotas para los ojos, son isotónicos con las células humanas para evitar la ganancia o pérdida de agua.
Ejemplos de tonicidad
En los siguientes ejemplos de tonicidad, identifique qué tipo de tonicidad está ocurriendo y cómo se relaciona con el flujo neto de agua:
- Una persona llora, y quedan algunas lágrimas en sus ojos. Sus células oculares no ganan ni pierden agua. Esta es una solución isotónica porque no hay flujo neto de agua dentro o fuera de las células.
- Una célula vegetal marchita se coloca en un tubo de ensayo lleno de una solución de polvo nutritivo disuelto en agua. Una hora más tarde, la célula vegetal está turgente. El polvo de nutrientes disuelto en agua era una solución hipotónica porque había un flujo neto de agua hacia la célula, lo que provocaba que se hinchara.
- Se ponen en salmuera 100 gramos de aceitunas crudas. Unas horas más tarde, se sacan de la salmuera y se comprueba que pesan sólo 90 gramos. La salmuera era una solución hipertónica porque había un flujo neto de 10 gramos de agua fuera de las células de la aceituna.
Resumen de la lección
La tonicidad se refiere a la capacidad de una solución para provocar un flujo neto de agua a través de una membrana semipermeable , una membrana permeable al agua pero no a algunos solutos. Por lo general, la tonicidad se aplica al agua que fluye dentro o fuera de una célula. Ese flujo de agua depende de si hay una concentración mayor, menor o igual de solutos disueltos dentro o fuera de la célula. Debido a que la membrana celular es permeable al agua, la ósmosis , que es la difusión del agua, ocurre libremente. A medida que el agua fluye desde donde está más concentrada (menor concentración de soluto) hacia donde está menos concentrada (mayor concentración de soluto), hace que las concentraciones de solutos disueltos estén más cerca de ser iguales. Los tres tipos de tonicidad son:
- Solución hipertónica : tiene una concentración de soluto más alta que el objeto sumergido (que suele ser una célula). Como resultado, el agua sale de la célula y hace que se arrugue.
- Solución hipotónica : tiene una concentración de soluto más baja que el objeto sumergido. Como resultado, el agua fluye hacia la célula, lo que hace que se hinche o (en el caso de las células animales) estalle.
- Solución isotónica : tiene las mismas concentraciones de soluto y agua que el objeto sumergido. Como resultado, no hay un flujo neto de agua a través de la membrana.
La tonicidad es relativa, mientras que la osmolaridad , que es la molaridad de un compuesto multiplicada por el número de partículas en las que se disocia el compuesto, es absoluta. En otras palabras, la osmolaridad se expresa con un número y la unidad Osm, mientras que la tonicidad se describe solo con palabras. Además, los solutos que pasan libremente a través de la membrana no cuentan para la tonicidad pero sí para la osmolaridad.
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