Hypotonic, isotonic, and hypertonic solutions (tonicity) | Khan Academy

Summary

El video explica cómo una célula interactúa con diferentes tipos de soluciones según la concentración de soluto fuera de la célula. En una solución hipotónica, el agua entra en la célula, haciendo que se expanda e incluso explote. En una solución isotónica, no hay flujo neto de agua, manteniendo la célula estable. En una solución hipertónica, el agua sale de la célula, provocando que se encoja. Se utilizan ejemplos de células sanguíneas para ilustrar los efectos de cada tipo de solución sobre las células.

Takeaways

• 🟣 La membrana celular es semipermeable, permitiendo el paso de moléculas de agua pero no de soluto.
• 💧 En una solución hipotónica, la concentración de soluto fuera de la célula es menor que dentro de ella, lo que provoca una entrada neta de agua.
• ⚠️ En una solución hipotónica, la célula podría expandirse e incluso explotar debido a la presión del agua.
• ⚖️ En una solución isotónica, las concentraciones de soluto dentro y fuera de la célula son iguales, por lo que no hay flujo neto de agua.
• 🔄 En soluciones isotónicas, el agua se mueve en ambas direcciones, pero sin un flujo neto.
• 📈 En una solución hipertónica, la concentración de soluto es mayor fuera de la célula, lo que provoca una salida neta de agua.
• 🏜️ En una solución hipertónica, la célula puede encogerse debido a la pérdida de agua.
• 🧪 El prefijo 'hipo' indica una menor concentración de soluto fuera de la célula.
• 🔬 El prefijo 'iso' indica que las concentraciones de soluto son iguales dentro y fuera de la célula.
• 🧫 El prefijo 'hiper' indica una mayor concentración de soluto fuera de la célula, lo que genera la salida de agua y puede causar que la célula se arrugue.

Q & A

¿Qué permite la membrana semipermeable en la célula?

La membrana semipermeable permite el paso de moléculas de agua, pero no permite el paso de las partículas de soluto.

¿Qué significa que la solución sea hipotónica?

Una solución hipotónica es aquella que tiene una concentración de soluto menor fuera de la célula que dentro de ella, lo que provoca un ingreso neto de agua a la célula.

¿Qué sucede con la célula cuando está en una solución hipotónica?

En una solución hipotónica, el agua entra en la célula, lo que puede causar que la célula se expanda e incluso explote si la presión es muy alta.

¿Qué sucede en una solución isotónica?

En una solución isotónica, las concentraciones de soluto dentro y fuera de la célula son iguales, por lo que no hay un flujo neto de agua. El agua se mueve en ambas direcciones, pero en equilibrio.

¿Qué es una solución hipertónica?

Una solución hipertónica tiene una concentración de soluto mayor fuera de la célula que dentro de ella, lo que provoca que el agua salga de la célula, haciéndola encogerse.

¿Cómo afecta una solución hipertónica a una célula?

En una solución hipertónica, la célula pierde agua, lo que puede hacer que se arrugue o se encoja debido a la pérdida de presión interna.

¿Qué prefijo se utiliza para describir una solución con menor concentración de soluto?

Se utiliza el prefijo 'hipo', que significa menos, para describir una solución con menor concentración de soluto, como en 'hipotónica'.

¿Cómo se comportan las moléculas de agua en una solución hipotónica?

En una solución hipotónica, las moléculas de agua tienden a entrar en la célula debido a que hay menos obstrucciones por partículas de soluto fuera de la célula.

¿Qué le ocurre a un glóbulo rojo en una solución hipotónica?

En una solución hipotónica, un glóbulo rojo se expandiría debido al ingreso de agua, y podría explotar si la presión es demasiado alta.

¿Cuál es la diferencia entre las soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas en cuanto al movimiento del agua?

En una solución isotónica no hay flujo neto de agua, en una solución hipotónica el agua entra en la célula, y en una solución hipertónica el agua sale de la célula.

Outlines

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💧 Entendiendo la membrana celular y su permeabilidad selectiva

El párrafo introduce tres escenarios diferentes de una célula inmersa en soluciones, con la célula representada como un círculo magenta y las moléculas de agua como círculos azules. El soluto en la solución está representado por círculos amarillos. Aunque las moléculas están exageradas en tamaño para facilitar la visualización, el punto clave es que la membrana celular, una bicapa de fosfolípidos, es semipermeable, permitiendo solo el paso de las moléculas de agua, no del soluto. Se explica que, debido a la menor concentración de soluto en el exterior de la célula, hay un mayor flujo neto de agua hacia el interior de la célula, un proceso conocido como ósmosis. Este tipo de solución, donde hay menor concentración de soluto fuera de la célula que dentro, se llama solución hipotónica, y puede causar que la célula se expanda o incluso explote debido a la presión interna de agua.

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⚖️ Soluciones isotónicas y equilibrio en el flujo de agua

En este párrafo se describe un escenario donde las concentraciones de soluto dentro y fuera de la célula son iguales, lo que provoca un equilibrio en el flujo de agua. Aunque las moléculas de agua pueden moverse tanto hacia adentro como hacia afuera de la célula, no hay un flujo neto de agua en ninguna dirección. Esto se conoce como una solución isotónica, y se explica que el prefijo 'iso' significa igual, refiriéndose a la igualdad en la concentración de soluto dentro y fuera de la célula.

🌊 Soluciones hipertónicas y el efecto de la ósmosis inversa

En este escenario, la concentración de soluto es mayor en el exterior de la célula que en el interior. Se anticipa que esto creará un flujo neto de agua desde el interior de la célula hacia el exterior debido a la menor obstrucción de las moléculas de agua en la parte interna. Este flujo neto hacia afuera se da porque las moléculas de agua en el interior tienen más probabilidades de salir que las del exterior de entrar, debido a la mayor concentración de soluto en el exterior. Esta situación se denomina solución hipertónica y puede causar que la célula pierda agua y se contraiga, un fenómeno que podría observarse, por ejemplo, en glóbulos rojos que se encogen en soluciones hipertónicas.

Keywords

💡Membrana celular

La membrana celular es una barrera semipermeable que rodea la célula, permitiendo el paso de ciertas moléculas mientras bloquea otras. En el video, se describe cómo permite el paso de moléculas de agua pero no de partículas de soluto, lo que es esencial para los procesos de ósmosis.

💡Ósmosis

La ósmosis es el proceso por el cual el agua se mueve a través de una membrana semipermeable desde una región de baja concentración de soluto hacia una de mayor concentración de soluto. En el video, se explica cómo el agua se mueve hacia adentro o hacia afuera de la célula dependiendo de las concentraciones de soluto en el entorno.

💡Soluto

El soluto es la sustancia que está disuelta en el solvente, en este caso, en agua. En el video, se muestra cómo la concentración de soluto fuera y dentro de la célula afecta el movimiento del agua a través de la membrana celular. El soluto no puede atravesar la membrana, lo que causa que el agua se mueva en diferentes direcciones.

💡Hipotónico

Una solución hipotónica tiene una menor concentración de soluto en comparación con el interior de la célula. En el video, se describe cómo en una solución hipotónica, el agua entra en la célula, causando que esta se expanda y, en casos extremos, explote.

💡Isotónico

Una solución isotónica tiene la misma concentración de soluto dentro y fuera de la célula. En este tipo de solución, como se explica en el video, no hay un flujo neto de agua hacia dentro o fuera de la célula, manteniéndola en equilibrio.

💡Hipertónico

Una solución hipertónica tiene una mayor concentración de soluto fuera de la célula en comparación con su interior. El video describe cómo, en una solución hipertónica, el agua sale de la célula, lo que provoca que esta se arrugue o deshidrate.

💡Flujo neto de agua

El flujo neto de agua se refiere al movimiento total de agua a través de la membrana celular. En el video, se explica que en una solución hipotónica hay un flujo neto hacia dentro de la célula, en una isotónica no hay flujo neto, y en una hipertónica hay un flujo neto hacia fuera de la célula.

💡Presión osmótica

La presión osmótica es la presión ejercida por el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable debido a diferencias en la concentración de soluto. En el video, se menciona cómo la entrada de agua en una célula en una solución hipotónica aumenta la presión, lo que puede llevar a la expansión o ruptura de la célula.

💡Semipermeable

Semipermeable describe una membrana que permite el paso de ciertas moléculas, como el agua, pero restringe otras, como las partículas de soluto. En el video, esta propiedad de la membrana celular es crucial para el proceso de ósmosis, ya que permite el movimiento de agua pero no del soluto.

💡Célula deshidratada

Una célula deshidratada es aquella que ha perdido una cantidad significativa de agua, generalmente debido a su inmersión en una solución hipertónica. En el video, se muestra cómo una célula puede encogerse o arrugarse al perder agua en una solución con una mayor concentración de soluto afuera de la célula.

Highlights

Explanation of a semipermeable membrane and its selective permeability for water molecules.

In a hypotonic solution, water moves into the cell due to lower solute concentration outside.

In a hypotonic solution, the net inflow of water could cause the cell to expand or even burst.

In an isotonic solution, solute concentrations are equal inside and outside the cell, resulting in no net water movement.

Isotonic solutions create equilibrium where water moves equally in both directions across the cell membrane.

In a hypertonic solution, the concentration of solute outside the cell is higher, causing water to leave the cell.

Water exiting the cell in a hypertonic solution can lead to the cell shriveling.

Red blood cells in a hypotonic solution swell and may burst due to water inflow.

Red blood cells in an isotonic solution maintain their normal shape, which includes a slight divot in the middle.

Red blood cells in a hypertonic solution shrivel up as water escapes.

Osmosis involves the movement of water molecules from areas of lower solute concentration to areas of higher solute concentration.

Hypotonic, isotonic, and hypertonic solutions are defined by their relative concentrations of solute outside the cell compared to inside.

The cell membrane allows water but not solute particles to pass through.

A hypotonic solution is described using the prefix 'hypo,' indicating less solute outside the cell than inside.

A hypertonic solution uses the prefix 'hyper,' signifying more solute outside the cell than inside.

Transcripts

- [Voiceover] I have three different scenarios here

of a cell being immersed in a solution,

and the cell is this magenta circle,

that's the cellular membrane.

I have the water molecules depicted

by these blue circles, and then, I have the solute

inside of the solution, inside of the water solution

that we depict with these yellow circles.

I've clearly exaggerated the size of the water molecules

and the solute particles relative to the size of the cell,

but I did that so that we can visualize

what's actually going on.

We're going to assume that the cellular membrane,

this phospholipid bilayer, is semipermeable,

that it will allow water molecules to pass in and out,

so a water molecule could go from the inside

to the outside, or from the outside to the inside,

but we're gonna assume that it does not allow

the passage of the solute particles,

so that's why it's semipermeable.

It's permeable to certain things,

or we could say, selectively permeable.

Now, what do we think is going to happen?

Well, the first thing that you might observe is

we have a lower concentration of solute on the outside

than we have on the inside,

so at any given moment of time, you will have

some water molecules moving in just the right direction

to go from the outside to the inside, and you will also have

some water molecules that might be in just the right place

to go from the inside to the outside,

but what's more likely to happen,

and what's going to happen more

over a certain period of time?

The water molecules that are on the outside,

and we talk about this in the osmosis video,

they're going to be less obstructed by solute particles.

If this one happens to be moving in that direction,

well, it's gonna make its way to the membrane,

and then, maybe get through the membrane,

while something, maybe, if this water molecule

was moving in this direction, well, gee,

it's gonna be obstructed now, maybe this is bouncing back,

and it's gonna ricochet off of it,

so the water molecules on the inside are more obstructed.

They're less likely to be able to fully interact

with the membrane or move in the right direction.

They're being obstructed by these solute particles.

Even though you're going to have

water molecules going back and forth,

in a given period of time, you have a higher probability

of more going in, than going out,

so you're going to have a net inflow.

Net inflow

of H2O, of water molecules.

Now, a situation like this, where we're talking about a cell

and it's in a solution that has a

lower concentration of solute,

it's important that we're talking about a solute

that is not allowed to go to the membrane,

the membrane is not permeable to that solute.

We call this type of situation, this type of solution

that the cell is immersed in,

we call this a hypotonic solution.

Hypotonic solution.

Anytime we're talking about hypotonic,

or as we'll see, isotonic and hypertonic,

we're talking about relative concentrations of solute

that cannot get through some type of a membrane.

The word hypo, you might've seen it in other things.

It's a prefix that means less of something, so in this case,

we have a lower concentration of solute in the solution

than we have inside of the cell, and because of that,

you're going to have osmosis,

you're gonna have water molecules going from the outside,

I should say, to the inside.

That's actually going to put pressure on the cell.

The cell itself might expand, or it could even,

if there's enough pressure,

it might even explode.

Now, let's go to the next scenario.

In this scenario, we have roughly

equal concentrations of solute on the outside

and on the inside, at least, I tried to draw them that way.

In this situation, the probability of a water molecule,

in a given period of time,

going from the outside to the inside,

or from the inside to the outside, is going to be the same,

so you're not going to have any net inflow or net outflow.

You're always gonna have water molecules

going back and forth, but there's not gonna be

any net inflow or outflow.

Let's see, let me write no net,

no net flow.

In this type of solution, where you have

the same concentration of solute in the solution,

as you do inside the cell, we would call this an isotonic.

This is an isotonic solution.

Isotonic solution.

The prefix, iso, refers to things that are the same.

It has the same concentration of solute,

and so you have no net inflow.

Hypotonic solution, you have water molecules

going into the cell, the cell expanding,

kind of like a filling balloon.

Isotonic solution, no net flow.

Of course, you could imagine in this last scenario,

I have a higher concentration of solute on the outside

than I have on the inside.

We can guess what's going to happen.

First, what would I call this?

Well, I have more of something in the solution,

so I would use the prefix hyper.

I have more of it, more, hypertonic.

This is a hypertonic solution.

Once again, the solute can't go across the membrane,

but the water molecules can,

and you're gonna have water molecules

going from the outside to the inside,

and from the inside to the outside,

but the probability that the ones on the inside

are gonna be less obstructed to go out,

than the ones on the outside to go in,

so you're going to have a net outflow.

You have a higher probability of things

going from the inside to the outside,

than you do from things going from the outside to the inside

because they're gonna be more obstructed,

so they're gonna be held back, I guess, in different ways.

In this situation, you're gonna have the water

escape the cell, and the cell actually might shrivel up.

Since it's gonna lose that pressure from the water,

the cell itself might shrivel up in some way.

You could actually see this in actual living systems.

If you were to put a red blood cell

into a hypotonic solution,

the water's gonna rush into it,

and it's gonna blow up.

It's going to expand, so it's gonna look like a

overinflated red blood cell, and an isotonic solution

is gonna look the way that we're used

to seeing a red blood cell,

actually, having kind of that little divot

in the middle area, while over here,

it's all going to expand.

Then, in the hypertonic solution,

the water's going to escape the red blood cell,

then you would actually see it kind of shrivel up,

shrivel up a little bit like this because

we have a net outflow of water molecules.