Por lo general los iones de (K+, Na+, Ca+, etc.), y las moléculas solubles en el agua, como lo son los aminoácidos y monosacáridos (azúcares simples), no pueden atravesar por sí mismos la bicapa fosfolipídica. Dichas moléculas sólo pueden difundirse al otro lado de la membrana con el auxilio de un tipo de proteínas de transporte de dos posibles: “proteínas de canal o proteínas portadoras”, por lo que se denomina “difusión facilitada”.
Las proteínas de canal, son aquellas dedicadas al transporte que, al alinearse, forman poros o canales en la bicapa lipídica por medio de los cuales el agua o ciertos iones logran atravesar la membrana en cualquier dirección. Las proteínas de canal poseen un diámetro interior y una distribución de cargas eléctricas concretas que sólo permite el paso a ciertos iones. Las células nerviosas; por ejemplo, tienen canales diferentes para iones de sodio, potasio y calcio. Sin embargo, el agua puede difundirse claramente por medio de la bicapa fosfolipídica en todas las células, diversas de estas tienen canales específicos para el agua, denominados “acuaporinas” (poros de agua). Las acuporinas permiten que el agua cruce las membranas por difusión facilitada, siendo este más rápido que la difusión simple.
Las proteínas portadoras, se diferencian por ser de transporte con regiones distintivas citados como “sitios activos” que articulan a las moléculas específicas del citosol o del fluido extracelular, como los aminoácidos, azúcares o pequeñas proteínas en particular. La unión activa, un cambio de forma de la portadora que permite que las moléculas atraviesen por medio de la proteína y alcancen al otro lado de la membrana. Las proteínas portadoras hacen factible la difusión facilitada, no usan la energía celular y pueden transportar moléculas sólo si el gradiente de concentración es favorable.
La Ósmosis y la Selección Permeable
La difusión del agua por medio de las membranas desde regiones de concentración elevada de agua a zonas con concentración baja tiene efectos muy drásticos y fundamentales sobre las células que denominamos “ósmosis”.
El agua pura tiene como característica tiende a tener la mayor concentración de agua más alta posible. Cualquier sustancia que se disuelve en agua (cualquier soluto), desplaza varias moléculas de agua y también crea puentes de hidrógeno con mayor cantidad de moléculas de agua, evitando que estas se muevan por medio de la membrana permeable al agua. Justamente, cuanto mayor sea la concentración de sustancias disueltas, menor será la concentración de agua libre que está disponible para desplazarse por la membrana. Se considera que, cuanto mayor sea la concentración de sustancias disueltas en una solución, mayor será la tendencia del agua a moverse por la membrana permeable en esa solución.
Es decir, si se tiene las soluciones de azúcar son separadas a través de una membrana que es permeable selectivamente al agua, ésta se moverá por ósmosis en la solución con una mayor concentración de azúcar. Esto ocurre debido a la existencia a una mayor concentración de moléculas de agua, libres en la solución con una menor concentración de azúcar, así que más moléculas de agua colisionarán con y se moverán por medio de la membrana permeable al agua en ese sitio. Con lo anterior se puede decir que la solución posee una mayor “fuerza osmótica”, que la solución con menor concentración de azúcar el cual tiene una menor fuerza osmótica.
La palabra tonicidad para así, comparar las concentraciones de sustancias disueltas en agua por medio de una membrana que es selectivamente permeable al agua. Las soluciones con iguales concentraciones de sustancias disueltas (con igual concentración de agua), se le conoce como “isotónicas”, una con respecto a la otra (iso = igual). Cuando las soluciones isotónicas, por ejemplo, dos soluciones que contienen, cada una, de 20% de azúcar; están apartadas por una membrana permeable al agua.
