UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAAGUAZÚ – FACULTAD DE CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN – MEDICINA VETERINARIA

Tel. 0521 – 205155 – 202555 Fax: 204567 Email: unkproduc-5@hotmail.com

BIOFISICA. TEORIA
TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA

Alumna:
Alma Lucía Flor González

Catedrático:
Prof. Teófilo Chamorro Bobadilla

Dr. Juan Eulogio Estigarribia

Paraguay
Octubre, 2.022

1
 DEDICATORIA

A Dios, por brindarme el Don de la vida.

A mis Padres, por el apoyo constante.

INDICE

Portada 1
Dedicatoria 2
Índice 2
Objetivos 2
Introducción 3
Marco Teórico 4
Medio de Transporte a través de la membrana 4
Transporte Pasivo y Libre: difusión simple o libre 4
Transporte Pasivo y Libre: Osmosis 6
Regulación del volumen celular 7
Factores que determinan el volumen 7
Transporte Pasivo y mediano: proteínas 8
Transporte Pasivo y mediano: carriers 9
Transporte Activo y mediano 10
Transporte mediante vesículas 11
Transporte mediante epitelo 12
Conclusión 14
Resumen 15
Resumo 16
Bibliografía 17
Glosario 18
Anexos 19

OBJETIVOS
Objetivo General

 Identificar y comprender las características más importantes y resaltantes

sobre la Teoría del Transporte a través de la membrana y sus
particularidades.

Objetivos Específicos
 Describir y conceptualizar la membrana
 Analizar en qué consisten y que funciones cumple
 Evaluar las características de este proceso en particular

2
 INTRODUCCIÓN

El transporte en las células se realiza a través de su membrana por

diferentes mecanismos, con el objeto de ingresar nutrientes y eliminar
desechos.
 La célula está delimitada por una membrana que la separa del medio
exterior, la cual está formada por una bicapa lipídica cuyo interior
generalmente excluye el agua (hidrofóbica), adquiriendo así la propiedad
apolar. Insertadas en esta bicapa se encuentran proteínas que pueden fungir
como transportadores, canales o poros.
Numerosas moléculas pueden atravesar sin dificultad la membrana, pero
hay otras a las que, por su composición, no les es fácil hacerlo. El transporte
de las sustancias a través de la membrana se realiza por movimientos de
entrada y salida de moléculas. La importancia de estos movimientos radica en
que permiten eliminar los desechos e ingresar nutrientes para el correcto
funcionamiento de la célula.
Si las células fueran incapaces de realizar dicho transporte el organismo
no llevaría a cabo sus actividades vitales. Básicamente son dos tipos de
transporte: el pasivo y el activo, cuya diferencia radica en el uso de energía y el
gradiente de concentración.
A continuación, desarrollamos el contenido para el agrado del lector y
todas las personas quienes deseen aumentar sus conocimientos con respecto
a este tema. De contenido actual y muy importante para el logro de nuestros
objetivos como estudiantes.

3
 MARCO TEÓRICO

TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA

De todas las propiedades descritas en el modelo que tienen las

membranas, se desprende una que es la más relevante desde el punto
de vista funcional: La permeabilidad selectiva, es decir, la posibilidad de
que la membrana restrinja los solutos que han de pasar a su través,
pudiendo variar dicha permeabilidad en función de las necesidades
celulares en cada momento.

1. TIPOS DE TRANSPORTE

Una forma muy simple de clasificar las modalidades de transporte

atiende al punto de vista del consumo de energía metabólica. Así el
transporte que no utiliza energía se define como transporte pasivo
mientras que el que la consume se denomina transporte activo. En el
caso del transporte pasivo, el soluto se mueve siempre a favor de
gradiente, que se convierte en la fuerza de conducción para el
movimiento.
Además del criterio anterior (consumo de energía) existe la
posibilidad de dividir los sistemas de transporte en otros dos grupos,
según que necesiten la presencia de una proteína transportadora o no.
Así tenemos, por un lado, el transporte libre en el que el soluto atraviesa
la membrana por diversos lugares pero sin el concurso de transportador
alguno; y el transporte mediado, en el que se requiere la presencia de
una proteína de membrana específica para el soluto a transportar.

1.1 Transporte pasivo y libre: difusión simple o libre

La difusión es un proceso que se produce como consecuencia de la

energía térmica de la materia. Cualquier molécula tiende a moverse de
forma independiente y al azar; y se dispersa o disemina de manera que,
en la situación de equilibrio dinámico, su distribución es uniforme. Los
movimientos de las moléculas en el interior de una solución se
denominan flujos. Este sistema de transporte es el más simple, y para
moléculas sin carga (neutras) el flujo neto viene dado por la ley de Fick o
ley de la difusión.

Q recibe el nombre de flujo neto o tasa de difusión (cantidad/tiempo);

D es el coeficiente de di- fusión; A es el área o superficie de membrana
disponible para el movimiento, y Δc/Δx es el gra diente de concentración
o diferencia de concentración a través de la distancia x. El signo menos
viene dado porque el flujo neto va a favor de gradiente de una zona de
más concentración a una zona de menos concentración.
4
Al considerar la difusión a través de la membrana celular para un soluto
concreto, tanto D como A y Δx, son constantes, y por tanto se agrupan en
una nueva constante denominada coeficiente de permeabilidad P,
simplificándose la ecuación de la siguiente manera:
P= - (DA/Δx); Q= PΔc

En el caso de las células con tamaños medios de unas 20µ, y

rodeadas de una capa de líquido intersticial de aproximadamente 1µ, las
distancias de difusión son muy pequeñas y, por lo tanto, este tipo de
transporte puede desarrollarse con una alta eficacia.

Difusión simple, el movimiento de las partículas desde un

área donde la concentración que presentan es alta, a un
área que con baja concentración. Una de las distintas
maneras en que las moléculas se mueven en las células

Como ejemplos de sustancias que utilizan este sistema de transporte

están: O2, CO2, solutos liposolubles de peso molecular bajo: urea,
glicerol, etc. Se ha observado que las moléculas hidrosolubles neutras de
peso molecular inferior a 200 pasan rápidamente la membrana, como por
ejemplo la molécula de agua. Las moléculas de este tipo pasan entre las
cadenas laterales de los fosfolípidos sin disolverse, y además en el caso
del agua existen una serie de proteínas- canales, denominadas
acuaporinas, que permiten un rápido incremento en la permeabilidad de
la membrana al agua.

5
1.2 Transporte pasivo y libre: ósmosis

El contenido de agua que tiene una célula determina su volumen

celular, y garantiza que los procesos metabólicos puedan desarrollarse
normalmente. Como las membranas celulares son muy permeables al
agua, tal como se ha comentado previamente, éste se moverá siguiendo
sus gradientes.
La ósmosis es una clase especial de difusión que se define como "el
flujo neto de agua que atraviesa una membrana semipermeable que
separa dos compartimentos acuosos".
La membrana celular se comporta de forma aproximada como una
membrana semipermeable, es decir dejando pasar el agua pero no los
solutos. El agua se mueve desde una zona donde su concentración es
mayor, a otra donde es menor. En el caso de las soluciones intra y
extracelular el agua se moverá desde la solución que presente una
menor concentración (solución hiposmótica) a la que tenga la mayor
concentración (solución hiperosmótica). La presión hidrostática necesaria
para impedir la ósmosis se define como "presión osmótica".
La osmolaridad guarda relación con el número de partículas y es
independiente de su naturaleza química. Así un mol de glucosa que tiene
un Pm = 180, al no disociarse, tiene el mismo valor de osmolaridad que
un mol de albúmina, que tampoco se disocia y, sin embargo, tiene un Pm
= 67000. Por el contrario, un electrolito como el ClNa, que en solución se
disocia en dos iones activos osmóticamente, presenta una concentración
osmolar doble a la molar, ya que una parte corresponde al ión Na+ y otra
al ión Cl-.
La osmolaridad total de una solución es la suma de la osmolaridad
de cada uno de sus solutos constituyentes. Los líquidos corporales tienen
una osmolaridad de 0,29 osmoles/litro o 290 mO/l. Los iones principales
(Na, K, Cl, etc.) son responsables del 96%, mientras que la glucosa,
aminoácidos y otros solutos no disociables aportan tan sólo un 3%; de
estos solutos, las proteínas tan sólo constituyen el 0,5% de la
osmolaridad total del plasma y valores aún meno- res en los líquidos
extracelulares, prácticamente carentes de proteínas. A pesar de su
pequeña proporción, la presión osmótica de las proteínas plasmáticas,
denominada presión coloidosmótica o presión oncótica es muy
importante en el intercambio de líquidos en el capilar.

6
Regulación del volumen celular
El mantenimiento del volumen celular es un parámetro imprescindible
para la supervivencia de la célula. Este mantenimiento se logra mediante
una adecuada cantidad de agua en el interior celular.
En el caso de la solución intracelular, la presión osmótica se denomina
presión osmótica coloidal, debido al hecho de que en el interior celular
existen solutos grandes (proteínas, fosfatos orgánicos) que no pueden
pasar a través de la membrana, y como tienen carga negativa atraen a
cationes de pequeño

tamaño y repelen a aniones también de pequeño tamaño. Esto da lugar a

una distribución des- igual de pequeños iones que se conoce con el
nombre de equilibrio Gibbs-Donnan y produce un pequeño exceso de
iones en el interior celular denominado exceso Donnan. Por lo tanto se
observa una osmolaridad ligeramente superior en el interior celular. Esta
situación acarrearía el flujo de agua hacia el interior y el incremento
consiguiente de volumen; sin embargo esto no ocurre debido a la
existencia de la existencia de mecanismos compensadores.

Los factores que determinan el volumen celular son:

1) El número de partículas osmóticamente activas del interior celular.

2) La osmolaridad del líquido extracelular.
3) La permeabilidad de la membrana celular.

El comportamiento de una célula en una solución artificial depende no

sólo de las osmolaridades sino también de la permeabilidad de la
membrana celular a los solutos.

7
Así se define un nuevo concepto que recibe el nombre de tonicidad, el
cual indica la afectación del volumen celular en una solución concreta. Se
describe de forma práctica como sigue:
1) Si al introducir una célula en una solución el volumen celular no
varía, se dice que dicha solución es isotónica.
2) Si al introducir una célula en una solución el volumen celular
aumenta, se dice que dicha solución es hipotónica.
3) Si al introducir una célula en una solución el volumen celular
disminuye, se dice que dicha solución es hipertónica.

1.3 Transporte pasivo y mediado: difusión libre a través de proteínas-

canales

La membrana es poco
permeable a solutos iónicos,
y dentro de éstos, es más
permeable para los
pequeños aniones que para
los cationes. Por ello, estos
compuestos utilizan un sis-
tema de difusión formado
por un tipo especial de
proteínas de membrana
denominadas "canales",
que permiten a los solutos
moverse en ambas
direcciones.
Existen canales
denominados pasivos, que
forman una especie de po
ros de membrana, ya que
están per- manentemente
abiertos; y otros.

8
 Activos o de compuerta que se caracterizan por disponer de dos
posiciones: cerrado y abierto. El hecho de que adopten una u otra
posición depende de múltiples factores, como la unión al canal de un
determinado ligando, cambios en el potencial de membrana, deformación
mecánica, etc.
Un canal puede ser altamente selectivo para un determinado ión o
soluto, o bien puede limitar únicamente el tamaño, permitiendo el paso a su
través de cualquier ión de calibre inferior. La tasa de movimiento del
soluto a través del canal abierto puede llegar a ser de 106 a 109
iones/seg., tasa mayor que la catalítica para muchos enzimas y que se
podría igualar con el movimiento por difusión libre en un medio acuoso.

1.4 Transporte pasivo y mediado: difusión facilitada o a

través de proteínas transportadoras o "carriers"

Un transportador de membrana, se distingue de los canales en que

dispone de un lugar de unión para el soluto a transportar que queda
accesible por un lado u otro de la membrana, pero nunca por ambos
lados al mismo tiempo.
La proteína transportadora, después de unir el soluto, experimenta
un cambio conformacional que le permite realizar la transferencia del
mismo.
Este tipo de transporte es mucho más lento que el que se realiza a
través de canales, pues se movilizan de 102 a 103 moléculas/seg.
La capacidad del sistema dependerá del número de proteínas
transportadoras, que haya en la membrana en un momento dado, y del
número de moléculas que sea capaz de unir cada una.

9
Dentro del transporte mediado se distinguen tres tipos de transportadores
según el número y dirección de movimiento de los solutos a transportar:
 Unitransportador: en el que sólo se mueve un soluto.
 Cotransportador: se mueven dos solutos en la misma dirección.
 Contratransportador o antitransportador: se mueven dos solutos en
direcciones contrarias.

1.5 Transporte activo y mediado

En este tipo de transporte se produce un consumo de energía dado

que el movimiento se realiza en contra de gradiente de potencial químico
o electroquímico. Las proteínas transportadoras tienen las mismas
propiedades que las que realizan la difusión facilitada, con la diferencia
de que para su funcionamiento requieren energía. Igual que en el tipo
anterior hay tres tipos de transportadores de igual denominación.
Existen dos tipos de transporte activo:

a) El transporte activo primario, en el que el consumo energético,

normalmente de ATP, está acoplado directamente al movimiento del
soluto a transportar. Un ejemplo de este tipo de antitransporte
primario es la Na+/K+-ATPasa presente en la membrana de la
mayoría de las células animales, que bombea Na+ hacia fuera de la
célula y K+ hacia dentro, manteniendo los gradientes de
concentración a través de la membrana.

Scheme sodium-potassium pump (© Jfdwolff).

1
0
 b) Transporte activo secundario en el que el consumo de energía se
realiza para generar un gradiente químico o electroquímico que se
convierte en un depósito energético que se gastará para el empuje
del soluto a transportar. Así, mientras la energía se disipa por des-
aparición del gradiente, se produce el arrastre del elemento que
interesa que se mueva en contra de gradiente. En muchas células se
utiliza el gradiente de Na + para la movilización de otros solutos.

1.6 Transporte mediante vesículas

En este tipo de transporte las sustancias pueden atravesar la membrana

celular sin establecer relación alguna con los componentes de la misma.
Para ello utilizan la formación de vesículas con la propia membrana, y en
el interior de las mismas se sitúan los solutos para su desplaza- miento.
Existen varios tipos:
a) Endocitosis:
cuando las
sustancias son
partículas de gran
tamaño el proceso
recibe el nombre de
fagocitosis, si están
en solución se le
denomina
pinocitosis. En la
parte interna de la
membrana celular
aparecen
digitaciones
recubiertas por una
proteína la cla
trina, y se Tipos de endocitosis (© Mariana Ruiz
denominan de- Villarreal).
presiones
revestidas, que

1
1
 darán lugar a vesículas revestidas, especializadas en la endocitosis
mediada por receptor, para la introducción de macromoléculas
específicas.

b) Exocitosis: muchas
sustancias pueden ser sacadas
de la célula a través de un
mecanismo que sería el inverso
de la endocitosis, y que recibe
el nombre de exocitosis. Las
pro- teínas son sintetizadas
siempre en el interior celular,
pero algunas de ellas realizan
su función biológica en el medio
extracelular.

c) Transcitosis: la combinación de los dos mecanismos anteriores

permite el paso a través de la célula de algunos solutos,
generalmente macromoléculas. Después de la endocitosis, una vez
en el citoplasma de la célula, las vesículas, se mueven hacia la
membrana contra- lateral con mayor o menor velocidad,
constituyendo así verdaderos canales transcelulares de transporte.

1.7 Transporte a través de epitelio

Un epitelio es una capa de células que, en general, funciona como línea

de separación (membrana epitelial) dividiendo compartimentos líquidos
corporales de diferente composición química.
Los epitelios poseen cuatro características que les permiten funcionar
como barreras:

a) Se organizan como una lámina continua de células.

b) Las células disponen de una orientación diferenciada, una de sus
caras es la cara basal obasolateral, y la otra (apical), de morfología
diferente.
c) Las células epiteliales reposan sobre una membrana o lámina
basal, que sirve para fijarlas y para limitar el transporte a su través
de iones y pequeñas moléculas.
d) Las células epiteliales están unidas entre sí por medio de uniones
intercelulares muy especializadas. Están localizadas en la
proximidad de la cara apical.

12
El transporte a través de epitelio puede realizarse utilizando los
espacios intersticiales del mismo, la denominada vía paracelular; o bien
atravesando la célula epitelial mediante el cruce de dos membranas
celulares y el citoplasma, la llamada vía transcelular.

13
 Conclusión

Este transporte de membrana se debe a la selectividad de membrana,

una característica de las membranas celulares que las faculta como agentes
de separación específica de sustancias de distinta índole química; es decir,
la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de
otras.
Los sistemas de transporte de membrana desempeñan papeles
esenciales en el metabolismo celular y en actividades tales como la
adquisición de nutrientes orgánicos e inorgánicos, mantenimiento de la
homeostasis iónica, extrusión de compuestos tóxicos y de desecho,
detección ambiental, comunicación celular y otras funciones celulares.
Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana
están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos
especializadas en el transporte de moléculas concretas.
Puesto que la diversidad y fisiología de las distintas células de un
organismo está relacionada en buena medida con su capacidad de captar
unos u otros elementos externos, se postula que debe existir un acervo de
proteínas transportadoras específico para cada tipo celular y para cada
momento fisiológico determinado; dicha expresión diferencial se
encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de
los genes codificantes para esas proteínas y su traducción, es decir,
mediante los mecanismos genético-moleculares, pero también a nivel de la
biología celular: dichas proteínas pueden requerir de activación mediada
por rutas de señalización celular, activación a nivel bioquímico o, incluso, de
localización en vesículas del citoplasma.

Muchas Gracias…

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 RESUMEN

En biología celular se denomina transporte de membrana, transporte

celular o transporte transmembranal al conjunto de mecanismos que regulan
el paso de solutos, iones y pequeñas moléculas, a través de membranas
plasmáticas. La membrana celular está constituida
por lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40-50 %,
40-50 % y 10 %, respectivamente. En la membrana de la célula
eucariota existen 3 tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol.
Una parte de estas moléculas lipídicas es hidrófila y la otra hidrófoba, por lo
que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando
una bicapa lipídica. La membrana tiene un cierto grado de fluidez, que
depende de la temperatura y su composición. La presencia de ácidos grasos
insaturados y de cadena corta favorece la fluidez, mientras que la presencia
de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y
permeabilidad. el flujo de sustancias de un compartimento a otro puede
realizarse a favor o en contra de un gradiente, ya sea de concentración,
o electroquímico. Si el intercambio de sustancias se realiza a favor del
gradiente, esto es, en el sentido de los potenciales decrecientes, el
requerimiento de energía externo al sistema es nulo; si, en cambio, el
transporte se hace en contra del gradiente, se requiere el aporte de energía,
energía metabólica en nuestro caso. Por ejemplo, un mecanismo químico de
separación clásico que no requiere un aporte de energía externo es
la diálisis: en ella, una membrana semipermeable separa dos soluciones que
difieren en la concentración de un mismo soluto. Si la membrana permite el
paso de agua pero no el del soluto (ósmosis), sucede que el agua fluye hacia
el compartimento más concentrado en soluto, a fin de establecer
un equilibrio en el cual la energía del sistema sea mínima. Para que suceda
este flujo, puesto que el agua se desplaza de un lugar muy concentrado a
uno muy diluido en disolvente (en cuanto a soluto, se da la situación
opuesta), y, por ello, lo hace a favor de gradiente, no se requiere un aporte
de energía externo.

PALABRAS CLAVE: Sistema, Flujo, Conjunto, Disolvente, Sustancias,

Intercambio, Energía.

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 RESUMO

Na biologia celular, o conjunto de mecanismos que regulam a passagem de

solutos, íons e pequenas moléculas através das membranas plasmáticas é
chamado de transporte membranar, transporte celular ou transporte
transmembranar. A membrana celular é composta de lipídios, proteínas e
carboidratos em proporções aproximadas de 40-50%, 40-50% e 10%,
respectivamente. Na membrana das células eucarióticas existem 3 tipos de
lípidos: fosfolípidos, glicolípidos e colesterol. Uma parte dessas moléculas
lipídicas é hidrofílica e a outra hidrofóbica, de modo que quando estão em
meio aquoso são orientadas para formar uma bicamada lipídica. A
membrana tem um certo grau de fluidez, que depende da temperatura e da
sua composição. A presença de ácidos graxos insaturados e de cadeia curta
favorece a fluidez, enquanto a presença de colesterol endurece as
membranas, reduzindo sua fluidez e permeabilidade. O fluxo de substâncias
de um compartimento para outro pode ocorrer com ou contra uma gradiente,
seja de concentração ou eletroquímico. Se a troca de substâncias for
realizada em favor do gradiente, ou seja, no sentido de diminuir os
potenciais, a necessidade de energia externa do sistema é nula; se, por outro
lado, o transporte é feito contra o gradiente, é necessária a contribuição de
energia, energia metabólica no nosso caso. Por exemplo, um mecanismo
clássico de separação química que não requer um aporte externo de energia
é a diálise: nela, uma membrana semipermeável separa duas soluções que
diferem na concentração do mesmo soluto. Se a membrana permite a
passagem da água, mas não do soluto (osmose), acontece que a água flui
em direção ao compartimento com maior concentração de soluto, a fim de
estabelecer um equilíbrio em que a energia do sistema seja mínima. Para
que esse fluxo aconteça, como a água passa de um local muito concentrado
para outro muito diluído em solvente (em termos de soluto, ocorre a situação
oposta), e, portanto, o faz a favor do gradiente, não há necessidade de uma
entrada de energia externa.

PALAVRAS-CHAVE: Sistema, Vazão, Conjunto, Solvente, Substâncias,

Troca, Energia
.

16
 BIBLIOGRAFÍA

 Alexander, P., et. al. (1992). Biología. New Jersey: Prentice Hall. 

 Arroyo, M. (1980). Diccionario de Biología. Ediciones Rioduero. Alfaro
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 Martínez, R. et. al. (1989). Diccionario terminológico de biología.
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Y/GHWcjnKEHz4/s400/membrana.jpg (octubre, 2012).

17
 GLOSARIO

MEMBRANA: La membrana celular es la estructura fina que envuelve a la

célula y separa el contenido de la célula de su entorno. Es la encargada de
permitir o bloquear la entrada de sustancias en la célula. La membrana
consiste en una doble capa de lípidos que encierran las proteínas.
PROTEÍNA: Las proteínas son moléculas grandes y complejas que
desempeñan muchas funciones críticas en el cuerpo. Realizan la mayor
parte del trabajo en las células y son necesarias para la estructura, función y
regulación de los tejidos y órganos del cuerpo
FLUJO: Movimiento de un fluido.
OSMOLARIDAD: La osmolalidad es una prueba que mide la cantidad de
partículas disueltas en un líquido. La osmolalidad refleja la concentración de
sustancias como sodio, potasio, urea y glucosa en sangre y ocasionalmente
en orina.
ÓSMOSIS: Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por
el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde
la solución más diluida a la más concentrada. Y entendemos por presión
osmótica, a aquella que seria necesaria para detener el flujo de agua a
través de la membrana semipermeable.
MOLÉCULAS: Una molécula es la mínima parte de materia que conserva las
propiedades de un material, y puede estar formada por un sólo átomo (el
helio: He, o los metales) o ser poliatómicas (como el agua: H2O).
NUTRIENTES: En tanto que, lo nutrientes son sustancias indispensables
para la vida, se encuentran en cantidades variables en los alimentos. Sirven
para la formación de tejidos durante el crecimiento, reemplazar aquellos que
se destruyen y cubrir las necesidades energéticas del organismo.
HIDROFÓBICA: La hidrofobia es un término derivado del griego «hydro»,
que significa agua, y «phobos», que significa miedo. Las sustancias
hidrofóbicas están compuestas por moléculas no polares que repelen las
masas de agua y atraen a otras moléculas neutras y a los disolventes no
polares.

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ANEXOS

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