Cómo las sustancias pueden traspasar las membranas

Las sustancias se mueven directamente a través de las membranas por medio de la difusión traspasando la bicapa fosfolipídica, o, viajando a través de proteínas especializadas en el transporte. Ahora se conoce que la membrana plasmática separa el fluido en el citosol celular del ambiente fluido extracelular. A continuación, se hablarán de unas definiciones que pueden ayudar a entender este proceso:

• Fluido: Es cualquier sustancia cuya molécula pueda moverse libremente pasando unas sobre otras; como resultado, los fluidos no tienen forma definida. Tanto los líquidos como los gases son fluidos.
• Solutos y Solventes: Un soluto es una sustancia que puede disolverse (dispersarse en átomos, moléculas o iones individuales), en un solvente que es un fluido (por lo general, líquido), capaz de disolver el soluto. El agua donde acontecen todos los procesos biológicos, disuelven más sustancias que cualquier otro solvente, por lo que es conocido también como el disolvente universal.
• La Concentración: Ya puede ser de una sustancia en un fluido es una medida del número de moléculas de cualquier sustancia contenidas en un volumen dado del fluido. El termino puede reseñar a las moléculas en un gas; como, por ejemplo, la concentración del oxígeno en el aire. La concentración de una sustancia define la cantidad de soluto en una cantidad determinada del solvente.
• Un Gradiente: Es la diferencia física en propiedades, como la temperatura, la presión, la carga eléctrica, o la concentración de sustancias particular en un fluido entre dos regiones adyacentes del espacio. Los principios básicos de la física indican que es necesaria la energía para poder crear gradientes y que, con el tiempo, los gradientes tienden a desaparecer a menos que se suministre nuevamente energía para que ellos continúen. Las células emplean energía y las propiedades únicas de sus membranas celulares para generar “gradientes de concentración” de iones y varias moléculas en solución al interior del citosol en relación con el entorno acuoso.

Así mismo es importante tener claro que, a temperaturas por encima del cero absoluto (-273°C o -459°F), los átomos, las moléculas y los iones están en constante movimiento aleatorio. De acuerdo a ello la temperatura aumenta, su tasa de movimiento se incrementa, y a temperaturas en las que es viable que se desarrolle la vida, estas partículas su muevan muy rápido. Entonces las moléculas y los iones en solución están bombardeándose y pasando unos sobre otros continuamente. Con el pasar del tiempo, estos movimientos aleatorios crean un movimiento neto de las moléculas, de las regiones de baja concentración, en un proceso denominado “difusión”. Si no se encuentran factores que se resistan a este movimiento, como cargas eléctricas, diferencias de presión o barreras físicas, los movimientos aleatorios de las moléculas continuaran hasta que las sustancia se encuentre dispersa de manera equitativa a través del fluido.

Para entender un poco este movimiento aleatorio de las moléculas o iones al interior del fluido iguala los gradientes de concentración, por ejemplo, un cubo de azúcar que se disuelve en una taza de café, o de las moléculas de perfume que salen del frasco y se dispersan por el aire. Es decir, existe un gradiente de concentración; si se deja abierto el frasco de perfume con un tiempo determinado, o si se deja la tasa de café olvidada, con el tiempo el frasco de perfume quedará seco y una tasa fría, y alrededor de ellos se tendrá una fragancia a perfume y a café.

Ahora con la “difusión”, en su labor, por ejemplo, imagínese una gota de colorante vegetal en un vaso con agua. Al trascurrir el tiempo, parecería que aquella gota tiende a extenderse y se vuelve más pálida hasta que, en algún momento, sin agitación del vaso, todo él adquiere un color tenue uniforme. El movimiento aleatorio impulsa a las moléculas de colorante hacia afuera y hacia adentro de la gota inicial. Hay que tener en cuenta, como hay más agua que colorante, las moléculas de éste tienen una mayor de moverse de forma aleatoria hacia el agua de regreso que hacia la gota de colorante. De manera simultánea, el movimiento aleatorio hace que algunas moléculas de agua entren en la pequeña gota de colorante, de esta forma existe un movimiento neto de colorante al agua y viceversa.