Transporte pasivo

En esta lección

Video de la lección (próximamente)
Apuntes de la lección
Ejemplos resueltos
Ideas clave
Alineación con NGSS

Llévatelo

Diapositivas de la lección (en inglés) (PDF)
Hoja de práctica (en inglés) (PDF)
Clave de respuestas (en inglés) (PDF)
Ósmosis: cilindros de papa en soluciones de sacarosa (en inglés) (actividad)

Pregunta esencial

¿Cómo cruzan las sustancias la membrana sin usar energía?

Las células mueven sustancias a través de sus membranas todo el tiempo, y parte de este movimiento no le cuesta nada de energía a la célula. En esta lección aprenderás cómo funcionan la difusión, la difusión facilitada y la ósmosis, predecirás hacia dónde se moverá el agua y usarás datos de un experimento con papa para hallar la concentración de solutos dentro de las células vegetales.

Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.

Difusión

Las partículas se mueven al azar todo el tiempo
El movimiento neto va de mayor a menor concentración
No se necesita energía de la célula
En el equilibrio no hay movimiento neto

La difusión es el movimiento neto de partículas de una región de mayor concentración a una región de menor concentración. Las partículas siempre se mueven al azar, pero cuando hay más partículas en un lugar, salen más de las que entran, así que las partículas se dispersan. La diferencia de concentración de un lugar a otro es un gradiente de concentración, y la difusión mueve las partículas a favor del gradiente. La difusión es un tipo de transporte pasivo, lo que significa que la célula no usa ATP. En el equilibrio las partículas están repartidas de manera uniforme y no hay movimiento neto, aunque las partículas siguen moviéndose.

Difusión facilitada

Los iones y las moléculas polares no pueden cruzar los lípidos
Las proteínas de canal y transportadoras les ayudan a cruzar
El movimiento sigue siendo a favor del gradiente
No se usa ATP

Una membrana con una proteína de canal y una proteína transportadora. Hay una concentración alta de partículas fuera de la célula y una concentración baja dentro. Las partículas se mueven a favor del gradiente por las proteínas, y no se usa ATP.

Muchas sustancias no pueden cruzar la parte lipídica de una membrana. En la difusión facilitada, las proteínas de canal y las proteínas transportadoras les dan un camino. El movimiento sigue siendo pasivo: las partículas se mueven de mayor a menor concentración, y la célula no usa ATP. Solo pueden usar una proteína las sustancias específicas que encajan en ella, y la velocidad se estabiliza cuando todas las proteínas están ocupadas.

Ósmosis

La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana
El agua se mueve hacia el lado con más soluto
El soluto no puede cruzar, así que se mueve el agua
Continúa hasta que las concentraciones se igualan o la presión la detiene

Un recipiente dividido por una membrana. El lado izquierdo tiene más azúcar y el lado derecho tiene menos azúcar. El agua se mueve del lado derecho al lado izquierdo. El azúcar no puede cruzar la membrana.

La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana selectivamente permeable. Cuando los solutos no pueden cruzar la membrana, se mueve el agua. El lado con más soluto tiene una concentración menor de agua libre, así que el agua se mueve hacia el lado con más soluto. La membrana de la figura deja pasar el agua pero no el azúcar. La ósmosis no necesita ATP, así que es una forma de transporte pasivo.

Células en soluciones distintas

Hipotónica: menos soluto que la célula, el agua entra
Isotónica: el mismo soluto, no hay movimiento neto
Hipertónica: más soluto que la célula, el agua sale
Una pared celular evita que las células vegetales revienten

Células animales y vegetales en tres tipos de soluciones. En una solución hipotónica el agua entra: la célula animal se hincha y puede reventar, y la célula vegetal se pone firme. En una solución isotónica no hay movimiento neto. En una solución hipertónica el agua sale: la célula animal se encoge y la membrana de la célula vegetal se separa de la pared celular.

Para predecir hacia dónde se mueve el agua, compara la concentración de soluto de la solución con la del interior de la célula. En una solución hipotónica (con menos soluto que la célula) el agua entra a la célula. Una célula animal se hincha y puede reventar, mientras que una célula vegetal se pone firme, o turgente, porque su pared celular resiste. En una solución isotónica no hay movimiento neto. En una solución hipertónica (con más soluto que la célula) el agua sale, una célula animal se encoge y la membrana de una célula vegetal se separa de su pared.

Medir la ósmosis

Remoja cilindros de papa en soluciones de sacarosa distintas
Calcula el cambio porcentual de masa de cada cilindro
Si gana masa, entró agua; si pierde masa, salió agua
Si no hay cambio, se estima la concentración isotónica

Gráfica de líneas del cambio porcentual de masa de cilindros de papa contra la concentración de sacarosa. El cambio es +17% a 0 M, +6% a 0.2 M, -5% a 0.4 M, -14% a 0.6 M y -21% a 0.8 M.

En un experimento común, se remojan cilindros de papa de la misma masa en soluciones de sacarosa de distintas concentraciones. El agua entra o sale por ósmosis, y el cambio porcentual de masa muestra hacia dónde y cuánto. Cambio porcentual = (masa final – masa inicial) / masa inicial x 100. Un cilindro que gana masa estuvo en una solución hipotónica, y uno que pierde masa estuvo en una solución hipertónica. La concentración a la que la masa no cambiaría estima la concentración de solutos dentro de las células de la papa.

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Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: Cambio porcentual de masa

Un cilindro de papa con una masa inicial de 2.40 g se remoja en agua destilada durante 24 horas y después pesa 2.76 g. Un segundo cilindro, también de 2.40 g, se remoja en sacarosa 0.6 M y después pesa 2.07 g. Halla el cambio porcentual de masa de cada cilindro y di hacia dónde se movió el agua.

Cilindro	Masa inicial (g)	Masa final (g)
Agua destilada	2.40	2.76
Sacarosa 0.6 M	2.40	2.07

Mostrar la solución

Fórmula: cambio porcentual = (masa final – masa inicial) / masa inicial x 100.
Agua destilada: (2.76 g – 2.40 g) / 2.40 g x 100 = 0.36 g / 2.40 g x 100 = +15.0%.
Sacarosa 0.6 M: (2.07 g – 2.40 g) / 2.40 g x 100 = -0.33 g / 2.40 g x 100 = -13.8%.
Dirección: el cilindro en agua ganó masa, así que el agua entró. El cilindro en sacarosa perdió masa, así que el agua salió.
Respuesta: +15.0% en agua destilada (el agua entró) y -13.8% en sacarosa 0.6 M (el agua salió).

Ejemplo 2: Hallar el punto isotónico

Se remojaron cilindros de papa de la misma masa en soluciones de sacarosa (datos de muestra). Estima la concentración a la que la masa no cambiaría. Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento.

Sacarosa (M)	Masa inicial (g)	Masa final (g)	Cambio (%)
0.0	2.00	2.34	+17.0
0.2	2.00	2.12	+6.0
0.4	2.00	1.90	-5.0
0.6	2.00	1.72	-14.0
0.8	2.00	1.58	-21.0

Gráfica de líneas del cambio porcentual de masa de cilindros de papa contra la concentración de sacarosa, que baja de +17% a 0 M a -21% a 0.8 M.

Mostrar la solución

Hallar dónde el cambio es 0%: el cambio es +6.0% a 0.2 M y -5.0% a 0.4 M, así que cruza el 0% entre esos dos valores.
Interpolar: 0.2 + 0.2 x (6.0 / (6.0 + 5.0)) = 0.2 + 0.11 = cerca de 0.31 M.
Afirmación: las células de la papa contienen soluto a una concentración de cerca de 0.3 M.
Evidencia: los cilindros ganaron masa (+6.0%) en 0.2 M y perdieron masa (-5.0%) en 0.4 M, así que no habría cambio cerca de 0.3 M.
Razonamiento: cuando la solución es isotónica no hay movimiento neto de agua. Por debajo de esa concentración el agua entra a las células, y por encima el agua sale.
Respuesta: Cerca de 0.3 M.

Ejemplo 3: Predecir el movimiento del agua

Un glóbulo rojo contiene cerca de 0.9% de solutos. Se coloca en una solución salina con 3% de solutos. Usa el modelo para predecir hacia dónde se mueve el agua y qué le pasa a la célula.

Células animales y vegetales en soluciones hipotónica, isotónica e hipertónica.

Mostrar la solución

Comparar: la solución (3%) tiene más soluto que la célula (0.9%), así que es hipertónica.
Dirección: el agua se mueve hacia el lado con más soluto, así que el agua sale de la célula.
Resultado: la célula se encoge.
Respuesta: El agua sale de la célula, y la célula se encoge.

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Práctica

Predice cómo responden las células a distintas soluciones, calcula el cambio porcentual de masa de cilindros de papa, lee datos para estimar una concentración isotónica y explica por qué el transporte pasivo no necesita ATP. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.

Realiza un laboratorio virtual de ósmosis

Remoja cilindros de papa en seis soluciones de sacarosa, pésalos antes y después de 24 horas simuladas, grafica el cambio porcentual de masa y halla el punto en que el agua deja de entrar o salir. No necesitas iniciar sesión. La actividad está en inglés.

Abrir el laboratorio de ósmosis (en inglés)

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Diapositivas de la lección

Diapositivas 6.6: Transporte pasivo (PDF) (en inglés)

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Ideas clave

La difusión mueve partículas de mayor a menor concentración sin ATP
La difusión facilitada usa proteínas de canal y transportadoras y sigue siendo pasiva
La ósmosis es la difusión del agua; el agua se mueve hacia donde hay más soluto
Las soluciones hipotónicas, isotónicas e hipertónicas permiten predecir cómo cambian las células
Cambio porcentual = (final – inicial) / inicial x 100

De vuelta a la pregunta esencial: el transporte pasivo mueve sustancias a favor de sus gradientes de concentración sin ATP. La difusión funciona a través de los lípidos, la difusión facilitada usa proteínas y la ósmosis mueve el agua hacia el lado con más soluto. A continuación verás cómo las células usan ATP para mover sustancias en contra de un gradiente.

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