Tres disoluciones de NaCl, una cebolla y un enterocito: ósmosis y transporte de glucosa
En el laboratorio de un instituto se preparan tres disoluciones de NaCl al 0,45 %, al 0,9 % y al 3 %. Se añade 1 mL de sangre heparinizada a 4 mL de cada disolución y, tras 10 minutos, se centrifuga y se mide la hemólisis en el sobrenadante: 100 % en la disolución al 0,45 %, 2 % en la del 0,9 % y 0 % en la del 3 %, donde además los hematíes aparecen arrugados al microscopio. En paralelo se sumerge una tira de epidermis de cebolla en la disolución al 3 % y se observa plasmólisis, mientras que en agua destilada las células se mantienen turgentes. Por último, se incuban enterocitos intestinales con glucosa 5 mM: sin Na+ en el medio la entrada de glucosa es casi nula, y al añadir ouabaína (inhibidor de la bomba Na+/K+) la entrada cae un 80 %. Datos: Mr(NaCl) = 58,5.
1. Explica razonadamente qué ocurre en los hematíes en cada una de las tres disoluciones y por qué la célula vegetal no estalla en agua destilada.
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La ósmosis es el paso de agua a través de una membrana semipermeable desde el medio con mayor potencial hídrico (menos solutos) hacia el de menor potencial hídrico. La tonicidad se define comparando la disolución con el citoplasma, cuya osmolaridad equivale aproximadamente a la del NaCl al 0,9 %.
- 0,45 % (hipotónica): el medio tiene menos solutos que el citoplasma, el agua entra en el hematíe, la membrana se distiende y acaba rompiéndose; por eso la hemólisis es del 100 % y el sobrenadante queda rojo por la hemoglobina liberada.
- 0,9 % (isotónica): el flujo neto de agua es prácticamente nulo; el 2 % de hemólisis refleja hematíes ya frágiles, no un efecto osmótico.
- 3 % (hipertónica): el agua sale del hematíe, la célula se encoge y adopta aspecto arrugado (crenación); no hay hemólisis porque el volumen disminuye en lugar de aumentar.
La célula vegetal no revienta porque la pared de celulosa resiste la presión de turgencia: al entrar agua, la vacuola se hincha, la membrana empuja la pared y la presión de turgencia se opone a la entrada de más agua hasta igualar los potenciales. En el medio al 3 % ocurre lo contrario, el agua sale y la membrana se separa de la pared (plasmólisis).
2. ¿Qué demuestra el experimento con ouabaína sobre la entrada de glucosa en el enterocito? ¿Por qué el eritrocito no se comporta igual?
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El resultado indica que la glucosa no entra por difusión simple: depende de la presencia de Na+ extracelular y de la actividad de la bomba Na+/K+-ATPasa. Se trata de un transporte activo secundario. La bomba, que hidroliza ATP, expulsa Na+ y mantiene baja la concentración intracelular de Na+; ese gradiente electroquímico es la energía que utiliza el cotransportador SGLT1 para introducir glucosa en contra de su gradiente, arrastrando Na+ a favor del suyo.
Al añadir ouabaína se inhibe la bomba, el Na+ intracelular se acumula, el gradiente se disipa y el cotransportador deja de funcionar: la entrada de glucosa cae un 80 %. El 20 % restante es compatible con la difusión facilitada por GLUT2, que solo depende del gradiente de glucosa.
El eritrocito capta glucosa mediante GLUT1, un transportador de difusión facilitada: saturable y específico, pero sin gasto de ATP ni acoplamiento a Na+. Por eso la ouabaína no modificaría su captación de glucosa, y el eritrocito depende exclusivamente de la glucólisis anaerobia para obtener ATP.
3. Calcula la osmolaridad de las disoluciones al 0,9 % y al 3 % y explica por qué solo una de ellas se usa como suero fisiológico.
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Para el NaCl al 0,9 %: 9 g/L ÷ 58,5 g/mol = 0,154 mol/L. Como el NaCl se disocia en dos iones, la osmolaridad ideal sería 0,154 × 2 = 0,308 osmol/L; aplicando un coeficiente osmótico real de aproximadamente 0,93 se obtienen unos 285 mOsm/L, muy próximos a los 285-300 mOsm/L del plasma.
Para el 3 %: 30 g/L ÷ 58,5 = 0,513 mol/L, es decir, 1,026 osmol/L, unas 3,4 veces la osmolaridad plasmática.
La disolución al 0,9 % es isoosmótica respecto al plasma y por eso se emplea como suero fisiológico: no provoca ni turgencia ni crenación de los hematíes y permite reponer volumen sin hemólisis. La del 3 % es fuertemente hipertónica: si se administrara en gran volumen por vía sanguínea produciría salida de agua del espacio intracelular, crenación y daño endotelial. Sí se usa, en cambio, en volúmenes pequeños y controlados en situaciones de hiponatremia grave o edema cerebral, precisamente por ese efecto osmótico.