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Ósmosis / Difusión facilitada

Ósmosis / Difusión facilitada


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El agua puede moverse a través de la membrana (lípido no polar semipermeable) por simple difusión (ósmosis).

Pero las moléculas polares no pueden atravesar la bicapa lipídica no polar, necesitan proteínas transportadoras para facilitar su movimiento.

Pero el agua también es una molécula polar. ¿Cómo y por qué pasa simplemente a través de la bicapa lipídica no polar por difusión simple y no por difusión facilitada (es decir, a través de proteínas transportadoras)?


Diferencias entre ósmosis y difusión facilitada

En el cuerpo de un organismo, las moléculas o iones se mueven de un lugar a otro mediante procesos fisiológicos. Los principales procesos fisiológicos son la difusión, la ósmosis y el transporte activo. En el caso de la ósmosis y la difusión facilitada tienen algunas similitudes así como algunas diferencias. La ósmosis es el movimiento espontáneo de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable desde una región de alta concentración de solución a una región de alta concentración de solutos. La difusión facilitada, por otro lado, es el proceso de transporte pasivo espontáneo de moléculas a través de una membrana biológica a través de proteínas integrales transmembrana específicas. Algunas de las diferencias entre la ósmosis y la difusión facilitada son:

La ósmosis implica el movimiento de moléculas de agua. Las moléculas de agua se mueven de una región de alta concentración a una región de baja concentración. La difusión facilitada en el otro lado involucra compuestos insolubles como azúcares, aminoácidos e iones que pueden atravesar una membrana parcialmente permeable.

El gradiente de concentración es el número de moléculas dentro de un área en particular. También podría tomarse como la diferencia gradual en la concentración de soluto entre dos áreas. El proceso de ósmosis hace que las moléculas desciendan por un gradiente de concentración. Esto significa que debe crearse una presión osmótica para que las moléculas de disolvente se muevan de una región de baja concentración de soluto a una región de alta concentración de soluto. La difusión facilitada, por otro lado, hace que las moléculas pasen de una concentración alta a un gradiente de concentración baja. Esto trae una diferencia entre los dos.

Una membrana es un tejido flexible que encierra o separa que forma un plano o película y que separa dos ambientes generalmente en los organismos vivos. Cuando se trata de ósmosis, una membrana es esencial para crear un gradiente de concentración entre dos entornos diferentes. La difusión facilitada en el otro caso puede tener lugar en presencia o ausencia de membrana. Esto se debe a que las moléculas pueden moverse libremente desde el área de alta concentración a la de baja concentración de moléculas.

Biológicamente, un portador es una proteína en la membrana que ayuda al movimiento de moléculas o iones de una región a otra. La difusión facilitada requiere portadores en el movimiento de moléculas. Las moléculas se unen a la proteína de transporte que atraviesa la membrana y juntas se mueven hacia la región de baja concentración. En el caso de la ósmosis, no se requiere un portador en el movimiento de las moléculas de agua. Esto destaca una diferencia notable entre la ósmosis y la difusión facilitada.

La ósmosis implica el movimiento de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable. Esto significa que el agua es un elemento esencial para que se lleve a cabo el proceso de ósmosis. Por otro lado, la difusión facilitada no requiere moléculas de agua para que otras moléculas se transfieran. Se puede observar una diferencia importante: la ósmosis requiere moléculas de agua, pero la difusión facilitada no requiere moléculas de agua.

El proceso es cómo se llevan a cabo los medios fisiológicos. La ósmosis ocurre cuando el medio que rodea la célula tiene una concentración de agua más alta que la célula. La célula gana moléculas de agua debido al efecto de presión osmótica. La ósmosis también ocurre cuando el agua se mueve de una célula a otra. La difusión facilitada, por otro lado, ocurre cuando el medio que rodea la célula tiene una alta concentración de iones o moléculas que el entorno dentro de la célula. Las moléculas se mueven desde el medio circundante a la célula debido al gradiente de difusión.

De las diferencias destacadas anteriormente, es claro y evidente que la ósmosis y la difusión facilitada difieren de una forma u otra.


Ósmosis

El movimiento pasivo del agua a través de una membrana selectivamente permeable se llama ósmosis. Las moléculas de agua se mueven a través de la membrana plasmática desde un área de mayor concentración de agua (menor concentración de soluto) a un área de menor concentración de agua (mayor concentración de soluto), ya sea cruzando la membrana plasmática directamente o moviéndose a través de un canal de proteína La ósmosis juega un papel esencial en las funciones de las células y de todo el cuerpo. Las moléculas de agua son los componentes dominantes de las células y actúan como solventes de otras sustancias químicas. Del mismo modo, el movimiento de las moléculas de agua hacia y desde las células tiene la capacidad de afectar considerablemente el volumen de las células y la concentración de los productos químicos dentro de ellas.

El vaso de precipitados está dividido en 2 compartimentos (A y B) mediante una membrana selectivamente permeable que permite que las moléculas de agua, pero no las de azúcar, pasen a través de él. Dado que la mayor concentración de agua permanece en el compartimento A, el agua se mueve del compartimento A al compartimento B. Las moléculas de azúcar no pueden atravesar la membrana, por lo que las moléculas de agua del compartimento A continúan moviéndose hacia el compartimento B, lo que activa el volumen de la solución en el compartimento. B aumentará a medida que se reduzca el volumen de agua en el compartimento A.

Al igual que el compartimento B de la figura, las células vivas también constan de numerosas sustancias a las que la membrana plasmática es impenetrable. Por esa razón, cualquier modificación en la concentración de agua a través de la membrana plasmática dará como resultado una ganancia o pérdida neta de agua por parte de la célula y una modificación en el volumen y la forma de la célula. La capacidad de una solución para impactar el tono o la forma de las células vivas cambiando las células y el material de agua se llama tonicidad.

Una solución con una concentración menor de solutos (mayor concentración de agua) que la célula se llama solución hipotónica. Una célula colocada en esta solución obtendrá agua y aumentará de tamaño, lo que en última instancia podría causar el estallido de la célula. Una solución con una mayor concentración de solutos (menor concentración de agua) que la célula se denomina solución hipertónica Una célula colocada en esta solución perderá agua y disminuirá, lo que podría causar la muerte celular Una solución que tenga exactamente la misma concentración de solutos (exactamente la misma concentración de agua) que la celda es una solución isotónica Cuando está rodeada por esta solución, una celda no muestra ganancia o pérdida neta de agua y ninguna modificación en el volumen.


Segmento 3: Conexión al curso

  • El transporte pasivo y sus 3 tipos son importantes por muchas razones
  • Lo más significativo es traer partículas / moléculas vitales para la supervivencia de la célula, como agua y azúcares.
  • Funciona en conjunto con el transporte activo. La célula no puede desperdiciar ATP en traer cada tipo de molécula. El transporte pasivo soluciona esto permitiendo que muchas moléculas importantes pasen naturalmente sin usar energía adicional. Esta energía ahorrada se puede utilizar para realizar muchas otras funciones celulares.

El transporte pasivo también mantiene la homeostasis de la célula al adherirse al gradiente de concentración. Cuando las partículas se difunden de alta a baja concentración, ayudan a mantener el equilibrio para que la célula no se vea abrumada por demasiado o muy poco de algo.

Gracias por escuchar este episodio de My AP Biology Thoughts. Para obtener más podcasts y contenido digital dirigidos por estudiantes, asegúrese de visitar www.hvspn.com. ¡Hasta la próxima!


Aprenda cómo las plantas utilizan la ósmosis, la difusión facilitada y el transporte activo para ingerir agua y sales minerales.

NARRADOR: En la mayoría de las plantas terrestres, el oxígeno y el dióxido de carbono entran por las hojas, mientras que el agua y las sales minerales entran por el sistema radicular. Las sustancias pueden penetrar en la raíz de varias formas, siendo el método principal la ósmosis.

Durante la ósmosis, las moléculas de agua libre pasan del suelo a las células epidérmicas, utilizando la membrana radicular. Al observar este proceso a nivel molecular, vemos que las pequeñas moléculas de agua pasan fácilmente a través de la membrana selectivamente permeable de las células epidérmicas.

La difusión de sales minerales se produce al mismo tiempo. La difusión facilitada ocurre cuando moléculas importantes atraviesan las membranas a través de orificios especiales llamados canales.

El transporte activo de otras moléculas también puede tener lugar en el pelo de la raíz, dependiendo de las necesidades de la planta. El transporte activo requiere energía, ya que las moléculas requeridas deben bombearse a través de la membrana contra su gradiente de concentración.


Difusión, ósmosis, transporte activo difusión difusión facilitada

La difusión es el movimiento pasivo neto de partículas (átomos, iones o moléculas) desde una región en la que se encuentran en mayor concentración hacia regiones de menor concentración. Continúa hasta que la concentración de sustancias es uniforme en todas partes. Algunos ejemplos importantes de difusión en biología:

Intercambio de gases en los alvéolos: oxígeno del aire a la sangre, dióxido de carbono de la sangre al aire.

Intercambio de gases para la fotosíntesis, dióxido de carbono del aire a la hoja, oxígeno de la hoja al aire.

Intercambio de gases por oxígeno respiratorio de la sangre a las células de los tejidos, dióxido de carbono en dirección opuesta.

Transferencia de la sustancia transmisora ​​acetilcolina de la membrana presináptica a postsináptica en una sinapsis.

Difusión de agua por ósmosis a través de una membrana semipermeable.

Alta tasa de difusión: corta distancia, gran superficie, gran diferencia de concentración (ley de Ficks). Las altas temperaturas aumentan la difusión de las moléculas grandes, la difusión lenta.

Este es el movimiento de moléculas específicas hacia abajo en un gradiente de concentración, pasando a través de la membrana a través de una proteína transportadora específica. Por lo tanto, al igual que las enzimas, cada portador tiene su propia forma y solo permite que pase una molécula (o un grupo de moléculas estrechamente relacionadas). La selección es por carga de forma de tamaño. Las moléculas comunes que entran / salen de las células de esta manera incluyen glucosa y aminoácidos. Es pasivo y no requiere energía de la célula. Si la molécula cambia al entrar en la célula (glucosa + ATP glucosa fosfato + ADP), entonces el gradiente de concentración de glucosa se mantendrá alto y habrá un tráfico unidireccional constante.

La ósmosis es un ejemplo especial de difusión. Es la difusión de agua a través de una membrana parcialmente permeable desde una solución más diluida a una solución más concentrada en el gradiente de potencial hídrico) Nota: la difusión y la ósmosis son pasivas, es decir, no se usa energía de ATP. Una membrana parcialmente permeable es una barrera que permite el paso de algunas sustancias pero no de otras; permite el paso de las moléculas de disolvente pero no de algunas de las moléculas de soluto más grandes. Las membranas celulares se describen como selectivamente permeables porque no solo permiten el paso del agua, sino que también permiten el paso de ciertos solutos. La presencia de solutos particulares estimula la membrana para abrir canales específicos o desencadenar mecanismos de transporte activos para permitir el paso de esas sustancias químicas a través de la membrana. Algunos ejemplos importantes de ósmosis

Absorción de agua por las raíces de las plantas. Reabsorción de agua por los túbulos contorneados proximales y distales de la nefrona. Reabsorción de líquido tisular en los extremos de la vénula de los capilares sanguíneos. Absorción de agua por el tubo digestivo, el estómago, el intestino delgado y el colon.

Osmorregulación La osmorregulación mantiene la concentración de citoplasma celular o sangre en una concentración adecuada. (a) Ameba, que vive en agua dulce, utiliza una vacuola contráctil para expulsar el exceso de agua de su citoplasma (por lo tanto, necesita más respiración / O2 / ATP que las amebas isotónicas (marinas)). (b) Los riñones mantienen la sangre (por lo tanto, todo el cuerpo) en la concentración correcta. Ósmosis y células vegetales (a) Células vegetales en una solución hipotónica (= más débil) las células tienen menor potencial hídrico

las células vegetales obtienen agua por ósmosis. la vacuola y el citoplasma aumentan de volumen. la membrana celular se empuja más fuerte

contra la pared celular haciendo que se estire un poco.

el tejido vegetal se vuelve más rígido (= turgente).

(b) Células vegetales en una solución hipertónica (= más fuerte) las células tienen mayor potencial hídrico

las células vegetales pierden agua por ósmosis. la vacuola y el citoplasma disminuyen

en volumen. la celda se aleja de la celda

pared. la contracción se detiene cuando la savia de la célula

está a la misma concentración que la solución externa.

el tejido vegetal se vuelve flácido, se ha encogido ligeramente

puede llegar a plasmolizarse.

Turgencia La turgencia es la presión del contenido celular hinchado contra la pared celular cuando la solución externa se diluye más que la savia celular de la vacuola. Papel de la turgencia en las plantas

Soporte mecánico para tejidos blandos no leñosos, p. Ej., Hojas. Cambio de forma de las células de guarda que forman la abertura estomática entre ellas. Ampliación de células vegetales jóvenes e inmaduras hasta su tamaño maduro.

Esta es la tendencia del agua a moverse de un lugar a otro. ¡Los valores son siempre negativos! El agua siempre fluye cuesta abajo, es decir, hacia el número más negativo. Las unidades son presión (kPa) Los cálculos no están configurados, pero esta fórmula puede ser:

Potencial de agua () = Potencial de presión (p) + Potencial de soluto (s)

Potencial de presión = la fuerza de la pared celular sobre el contenido, por lo que para las células animales, esto es cero, por lo tanto, en los animales:


Difusión

Transporte pasivo es una forma en que pequeñas moléculas o iones se mueven a través de la membrana celular sin entrada de energía por parte de la célula. Los tres tipos principales de transporte pasivo son difusión (o difusión simple), ósmosis y difusión facilitada. La difusión simple y la ósmosis no involucran proteínas de transporte. La difusión facilitada requiere la ayuda de proteínas.

Difusión es el movimiento de moléculas desde un área de alta concentración de moléculas a un área con menor concentración. Para el transporte celular, la difusión es el movimiento de pequeñas moléculas a través de la membrana celular. La diferencia en las concentraciones de las moléculas en las dos áreas se llama gradiente de concentración. La energía cinética de las moléculas da como resultado un movimiento aleatorio que provoca la difusión. En difusión simple, este proceso se desarrolla sin la ayuda de una proteína de transporte. Es el movimiento aleatorio de las moléculas lo que hace que se muevan de un área de alta concentración a un área con una concentración más baja.

La difusión continuará hasta que se elimine el gradiente de concentración. Dado que la difusión mueve los materiales de un área de mayor concentración a la más baja, se describe como el movimiento de solutos "hacia abajo del gradiente de concentración". El resultado final es una concentración igual, o equilibrio, de moléculas en ambos lados de la membrana. En equilibrio, el movimiento de moléculas no se detiene. En equilibrio, hay un movimiento igual de materiales en ambas direcciones.

No todo puede llegar a sus células. Sus células tienen una membrana plasmática que ayuda a protegerlas de intrusos no deseados.


Diferentes tipos de ósmosis y difusión.

Los dos tipos de ósmosis están:

  • Osmosis inversa: La presión osmótica define en qué punto un gradiente diferencial entre soluto alto y bajo desencadena la ósmosis. En la ósmosis inversa, el aumento de la presión volumétrica o atmosférica "empujará" las partículas de soluto más altas más allá de la membrana, superando el espacio que puede existir cuando la presión osmótica no permite la difusión a través de la membrana. Este proceso se usa a menudo para filtrar el agua de impurezas cuando sus concentraciones son demasiado bajas para la ósmosis regular, pero aún se necesita agua más limpia, como en las operaciones de desalinización y farmacéuticas.
  • Ósmosis directa: A diferencia de la ósmosis inversa, que va de concentraciones altas a bajas, la ósmosis directa obliga a las partículas de soluto bajo a moverse a un soluto y mdash más altos en esencia, lo opuesto al proceso osmótico normal. Mientras que la ósmosis inversa "empuja" las partículas, la ósmosis directa las "atrae", lo que da como resultado un agua más limpia.

los tipos de difusión están:

  • Difusión superficial: Visto después de dejar caer sustancias en polvo sobre la superficie de un líquido.
  • movimiento browniano: El movimiento aleatorio observado bajo un microscopio cuando las partículas saltan, se deslizan y se lanzan dentro de un líquido.
  • Difusión colectiva: Difusión de una gran cantidad de partículas dentro de un líquido que permanecen intactas o interactúan con otras partículas.
  • Ósmosis: Difusión de agua a través de una membrana celular.
  • Efusión: Ocurre cuando un gas se dispersa a través de pequeños orificios.
  • Difusión de electrones: El movimiento de electrones que resulta en corriente eléctrica.
  • Difusión facilitada: Transporte pasivo espontáneo de iones o moléculas a través de una membrana celular (diferente porque ocurre fuera de la fase activa de ósmosis o difusión intracelular).
  • Difusión gaseosa: Se utiliza principalmente con hexafluoruro de uranio para producir uranio enriquecido para reactores y armas nucleares.
  • Difusión de Knudsen: Una medida variable de la interactividad de las partículas dentro de un poro de la membrana, relacionada con el tamaño de la partícula y la longitud y el diámetro del poro.
  • Difusión de momento: La distribución de la cantidad de movimiento entre partículas principalmente en líquidos, influenciada por la viscosidad del líquido (mayor viscosidad = mayor difusión de la cantidad de movimiento).
  • Difusión de fotones: Movimiento de fotones dentro de un material, luego se dispersan a medida que rebotan en diferentes densidades dentro. Utilizado en pruebas médicas como imagen óptica difusa.
  • Difusión inversa: Similar a la ósmosis directa, con baja concentración moviéndose a alta, pero se refiere a una separación de partículas, no solo agua.
  • Autodifusión: Un coeficiente que mide cuánta difusión tendrá un tipo de partícula cuando el gradiente químico es cero (neutro o equilibrado).

Ósmosis

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Ósmosis, el paso o difusión espontánea de agua u otros solventes a través de una membrana semipermeable (una que bloquea el paso de sustancias disueltas, es decir, solutos). El proceso, importante en biología, fue estudiado a fondo por primera vez en 1877 por un fisiólogo vegetal alemán, Wilhelm Pfeffer. Trabajadores anteriores habían realizado estudios menos precisos de las membranas con fugas (por ejemplo, vejigas de animales) y el paso a través de ellas en direcciones opuestas del agua y las sustancias que escapan. El término general ósmosis (ahora ósmosis) fue introducido en 1854 por un químico británico, Thomas Graham.

Si una solución se separa del solvente puro por una membrana que es permeable al solvente pero no al soluto, la solución tenderá a diluirse más al absorber solvente a través de la membrana. Este proceso se puede detener aumentando la presión sobre la solución en una cantidad específica, llamada presión osmótica. El químico nacido en Holanda Jacobus Henricus van 't Hoff demostró en 1886 que si el soluto está tan diluido que su presión de vapor parcial por encima de la solución obedece a la ley de Henry (es decir, es proporcional a su concentración en la solución), entonces la presión osmótica varía con concentración y temperatura aproximadamente como si el soluto fuera un gas que ocupara el mismo volumen. Esta relación condujo a ecuaciones para determinar los pesos moleculares de los solutos en soluciones diluidas a través de los efectos sobre el punto de congelación, el punto de ebullición o la presión de vapor del solvente.

Los editores de Encyclopaedia Britannica Este artículo fue revisado y actualizado más recientemente por Erik Gregersen, editor senior.


Videos de ósmosis / demostraciones

Queremos utilizar las demostraciones de ósmosis del huevo para explicar los síntomas de la enfermedad de la diabetes y por qué una mujer murió por beber demasiada agua durante un concurso de radio.

Dos de los síntomas de la diabetes son la sed y la micción excesiva. ¿Qué sucede en tu cuerpo para causar esto? ¿Qué tiene que ver con la ósmosis?

Colocaremos un huevo descalcificado en almíbar para panqueques para averiguarlo.

Una mujer llamada Jennifer Strange quería ganar una Wii para su familia en 2007, cuando eran difíciles de conseguir. (¿Recuerdas eso?) Los concursantes tuvieron que beber una cantidad excesiva de agua y la última persona que orinó ganó el premio. Jennifer terminó en segundo lugar, pero luego falleció de una condición llamada hiponatremia. ¿Qué sucede dentro del cuerpo de Jennifer y cómo tiene que ver con la ósmosis?


Ver el vídeo: Difusión y ósmosis (Febrero 2023).