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• VALERIA TORRES VIÑUELA

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PRÁCTICA No. 5. PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR 1. DURACIÓN: 6 HORAS (esta guía se la divide en dos jornadas de 3 horas cada una) 2. OBJETIVOS 2.1 Determinar el efecto de factores ambientales sobre la permeabilidad de una membrana celular. 2.2 Comprobar el efecto de la concentración del medio sobre las células. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO. La membrana es una capa de macromoléculas que recubre a la célula limitándola del medio exterior y le mantiene constantes las condiciones internas. Por ser una bicapa formada por proteínas y fosfolípidos intercalados le permite cumplir con uno de los papeles más importantes y dinámicos dentro de una célula y es el intercambio de materiales con el medio exterior. Dependiendo de la estructura o tamaño de los poros, las membranas dejan pasar o no ciertas moléculas. Una membrana es permeable si permite el paso de cualquier sustancia e impermeable si no deja pasar ninguna. Por lo regular las membranas tienen permeabilidad diferencial cuando permite el paso de algunas sustancias pero no de otras. Los procesos por los cuales se permite el intercambio de materiales en una membrana celular pueden ser: 3.1 Diálisis: es el paso de una sustancia disuelta por una membrana dotada de permeabilidad diferencial, o sea semipermeable. 3.2 Difusión: es el movimiento continuo y al azar de moléculas de una región de alta concentración a otra más baja, por efecto de la energía cinética de las moléculas. Algunas moléculas pasan directamente a través de la bicapa de fosfolípidos moviéndose del lado donde están más concentradas al lado donde están menos concentradas, esto sucede porque las moléculas no se encuentran cargadas eléctricamente como los lípidos y el agua. 3.3 Ósmosis: es un tipo especial de difusión de solvente especialmente el agua a través de una membrana permeable, la cual posee poros que permiten el paso de algunas moléculas de una región de alta concentración hacia una región de

baja concentración. La dirección de la osmosis es sumamente importante para una célula y depende de las concentraciones relativas de materiales disueltos dentro y fuera de la célula.

Ilustración 1. Fenómeno de osmosis. Tomado Biología. Solomon-Berg.

3.4 Tonicidad es la capacidad de una solución extracelular (fuera de la célula) de mover el agua hacia adentro o hacia afuera de una célula por ósmosis. La tonicidad de una solución está relacionada con su osmolaridad, que es la concentración total de todos los solutos en la solución. Se conoce como osmolaridad baja cuando una solución tiene pocas partículas de soluto por litro de solución u osmolaridad alta cuando una solución tiene muchas partículas de soluto por litro de solución. Al comparar la osmolaridad de una célula con respecto a la solución que la rodea se puede subdividir en: 3.4.1 Concentración hipotónica: (hypo = menos que) se refiere a que la osmolaridad (concentración) de un soluto es menor dentro de la célula que fuera de ella (o sea en el medio disperso). Cuando sucede esto, las moléculas de agua tienden a moverse desde el lugar de menor concentración al lugar de mayor concentración. En la célula vegetal causa turgencia o sea que la célula se hincha por la presión ejercida por los líquidos a las paredes de la célula. En la célula animal que carece de pared celular se puede producir lisis o sea muerte celular por el ingreso de las moléculas de agua. 3.4.2 Concentración hipertónica: (hyper = mayor que) se refiere a que la concentración de un soluto es más alta en el medio disperso que dentro de la célula. Cuando sucede esto, las moléculas de agua se difunden desde el lugar de mayor concentración al lugar de menor concentración. En la célula causa plasmólisis o sea que la célula pierde líquido y se deshidrata.

3.4.3 Concentración isotónica: (iso = igual) cuando la concentración de un soluto es igual con respecto al medio disperso. Las moléculas de agua no tienen movimiento neto hacia adentro o afuera de la célula, porque las condiciones de concentración se encuentran en equilibrio.

Ilustración 2.Tomado de internet http://es.wikipedia.org/wiki/Turgencia

Tabla No 11 Fenómeno de Osmosis en una célula Término Concentración Concentraci de ón de agua. material es disueltos . Ambiente Igualdad dentro y Igual dentro isotónico fuera de la célula fuera de la célula Ambient Más alta fuera de Más baja fuera e la célula de la célula hipertóni co Ambiente Más baja fuera de Más alta fuera hipotónico la de célula la célula

Dirección del flujo del agua. y Ninguna Fue ra cél ula Dentr o célula

d e

l a

d e

l a

3.5 Turgencia: es la presión interna causada en la célula al ser colocada en un medio hipotónico, en donde hay movimiento de agua interior de la célula hinchándole. Las células animales cuando no regulan de este proceso, se estallan causando lisis celular (muerte celular), en cambio en las células vegetales, no estallan, debido a que producen una presión interna conocida como Presión de Turgencia que es controlada por la pared vegetal rígida y le confiere resistencia celular a la planta. 3.6 Plasmólisis: se refiere a la pérdida de volumen de agua en una célula, lo que contrae a la célula, esto se debe cuando se la coloca en un medio hipertónico. 4. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS. 4.1 Microscopio. 4.2 Plato calentador 4.3 Portaobjetos y cubreobjetos. 4.4 Beaker 600 ml (2) 4.5 Soporte metálico. 4.6 Pinza metálica para soporte metálico. 4.7 Pipetas pasteur. 4.8 Lancetas. 4.9 Tubos de ensayo (6). 4.10 Pinza para tubo de ensayo 4.11 Termómetro. 4.12 Embudo. 4.13 Pipeta de 5 ml (2) 4.14 Beaker 50 ml (3)

4.15 4.16 1

Solución de almidón 10%. Solución de sal 10%.

BERNSTEIN Ruth et al. BIOLOGIA. McGraw-Hill Interamericana. Santafé de Bogotá, Colombia.1998

4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 4.29 4.30 4.31 4.32 4.33 4.34 4.35 4.36

Solución de nitrato de plata AgNO3 0.2 M Solución ácido nítrico HNO3 6 M. Lugol. Solución de glucosa 10% Safranina 0,5% reactivo de Benedict Azul de metileno 1% Solución salina normal. 0.85% Solución salina concentrada 1.5% Solución salina diluida 0.5% Agua destilada. Cubos de hielo. Bandas de caucho. Planta acuática de Elodea canadensis Toma de sangre en el laboratorio. Papel celofán Lana ó piola ó cuerda Papel toalla Tijeras Marcador de vidrio o sharpie

Los materiales subrayados deben ser suministrados por los estudiantes.

5. PROCEDIMIENTO. 5.1 Comprobación de diálisis en membranas animales. a. Realice el siguiente montaje con el soporte universal. b. Corte un pedazo de papel celofán aprox. 10 cm, amarre con una cuerda uno de los extremos e introduzca en esta bolsa unos 20 cm 3 de una solución de almidón y sal al 10%, cierre el otro extremo de la bolsa y sumérjala en un recipiente que contenga agua destilada. Evite que se produzcan fugas de la bolsa. c. Después de transcurrida media hora de la instalación del montaje, pruebe el líquido externo a la membrana, tome 2 ml y transfiéralos a dos tubos de ensayo, en el primer tubo para detectar almidón y en el segundo tubo para detectar sal.

Ilustración 3. Tomado de internet https://bit.ly/2y3RECG

5.1.1 Prueba para detectar almidón. Para determinar la presencia de almidón, agregue unas 5 gotas de lugol en el tubo de ensayo, si hay cambio en la coloración a azul-violeta, es prueba positiva para el almidón. 5.1.2 Prueba para detectar la sal. En un tubo de ensayo tome un mililitro de muestra del agua y coloque 1 ml de ácido nítrico (HNO 3), hierva el contenido del tubo durante 2 minutos y una vez frío se agregan 3 gotas de nitrato de plata (AgNO3). Si parece un precipitado blanco es prueba positiva para cloruros. Nota: Tenga cuidado con el tubo que está calentando, evite apuntar con el mismo a un compañero, porque puede salir expulsado el líquido caliente y causar quemaduras.

Banda de caucho Agua

Bolsa de celofán con solución de almidón y sal

Estufa

Ilustración 4. Montaje para comprobar la diálisis. Tomado Guías de Biología Universidad Mariana. 2003

5.2 Comprobación de la osmosis en células animales. a. Haga otra bolsa de papel celofán, de la misma manera que lo hizo anteriormente.

b. Coloque dentro de la bolsa de celofán unos 20 cm de una solución de glucosa al 10%, agrega unas 10 gotas de safranina (0,5%), cierre la bolsa y lávela externamente para quitar residuos. Cierre la bolsa de tal forma que no haya fugas. c. Realice el siguiente montaje y tenga en cuenta que la pipeta de 5 mL, debe ser introducida en la bolsa de celofán de tal manera que no presente fugas. d. Coloque la bolsa dentro de un beaker de 600 ml con agua destilada, y deje que la superficie de los líquidos tanto de la bolsa como del beaker se encuentren al mismo nivel. e. Señale el nivel del agua en la pipeta con un marcador de tinta o lápiz. f. Espere 30 minutos y observe que sucede con el nivel del agua en la pipeta. 5.2.1 Prueba para detectar la glucosa. Para comprobar la presencia de glucosa, en un tubo de ensayo coloque 2 cm 3 de una muestra del agua lo más próxima a la membrana de la bolsa de celofán, agregue 1 cm 3 de reactivo de Benedict y caliente en baño maria por unos 5 minutos. El reactivo de Benedict es de un color azul intenso para obtener los resultados, debe observarse la aparición de un color que va desde: amarillo, café, naranja o rojo ladrillo, los cuales indican la presencia de glucosa. Indique si el resultado es positivo o negativo según si hubo o no cambio de coloración.

Banda de caucho

abrazadera

pipeta Señal de nivel del agua Beaker con agua Bolsa de celofán con solución de azúcar y agua

Ilustración 5. Montaje para comprobar la osmosis. Tomado Guías de Biología. Universidad Mariana. 2003

5.3 Comprobación de la difusión a. Tome tres beaker o vaso de precipitado, rotúlelos con los números 1, 2, 3. b. Al beaker No 1 debe llenarlo con agua fría 4 oC. c. Al beaker No 2 debe llenarlo con agua tibia 30 oC d. Al beaker No 3 debe llenarlo con agua caliente 90 oC e. Agregue en cada uno de los beaker, una gota de azul de metileno y tome el tiempo que se demora en disolverse por completo. f. Registre los datos en una tabla (tiempo vs disolución) para obtener las conclusiones pertinentes.

Ilustración 6.Tomado de internet https://bit.ly/3bwdA6S

Ilustración 7. Montaje para comprobar la difusión. Tomado Guías de Regencia en Farmacia Universidad Mariana. 2006

5.4 Determinación de la concentración osmótica en célula animal a. Con un pedazo de algodón impregnado de alcohol limpie la superficie de tres portabojetos. b. Con un pedazo de algodón y alcohol limpie el dedo que se va a punzar para sacar la muestra de sangre. c. Con la lanceta estéril puncione el centro o parte lateral del dedo. d. Coloque inmediatamente la gota de sangre en cada uno de los portaobjetos. e. Limpie con algodón y alcohol la zona de la punción en el dedo, deseche la lanceta en el recipiente de material cortopunzante (guardián) y el algodón en el recipiente de material biosanitario. c. Se coloca rápidamente en el portaobjetos una gota salina cuya concentración varía desde 0.5 %, 0.85 % y 1.5 % d. Al primer portaobjetos agréguele una gota de solución salina diluida cuya concentración sea 0.5 %. e. Al segundo portaobjetos agréguele una gota de solución salina normal cuya concentración sea 0.85 % f. Al tercer portaobjetos agréguele una gota de solución salina concentrada cuya concentración sea 1.5 %. e. Cubra los portaobjetos con la laminilla o cubreobjetos. f. Observe al microscopio. h. Haga observaciones en 10X y 40X y realice los dibujos correspondientes.

f. Después de realizar el experimento debe desechar adecuadamente los palillos y los portaobjetos con sangre en el recipiente de material cortopunzante (guardián).

Ilustración 8.Tomado de internet https://bit.ly/2y04aTz

5.4 Determinación de la concentración osmótica en célula vegetal Elodea canadensis (planta acuática) a. Coloque en un portaobjetos la hoja de Elodea cubriéndola con una gota de agua de su medio (solución isotónica), b. Cubra el portaobjetos con la laminilla y observe la preparación al microscopio. c. Realice un dibujo de la observación. b. Repita el mismo procedimiento pero esta vez coloque la hoja de Elodea en un portaobjetos y agregue una gota de solución salina al 10%. d. Cubra el portaobjetos con la laminilla y observe la preparación al microscopio. c. Realice un dibujo de la observación en donde se podrá apreciar el fenómeno de plasmólisis con la retracción de las membranas y el agrupamiento de los cloroplastos.

e. Retire el cubreobjetos tome la hoja de Elodea y déjela sumergida en agua destilada (solución hipotónica). Tras permanecer unos 10 minutos en la solución hipotónica, obsérvela al microscopio. Compruebe la turgencia por los cambios en el protoplasma. f. Realice un dibujo de la observación.

Ilustración 9.Tomado de internet https://bit.ly/2WWPq0p

5.5 Determinación de la concentración osmótica en célula vegetal Solanum tuberosum (papa). Realizarlo en la casa a. En tres vasos poner la misma cantidad de agua con sal de la siguiente manera: b. Un vaso con media cucharadita de sal (hipotónico) c. Segundo vaso con una cucharada de sal (isotónico) d. Tercer vaso con 5 cucharadas de sal (hipertónico)

Ilustración 10. Tomado de internet https://bit.ly/2LvEIIF

e. A cada uno de los vasos se agrega una rodaja de papa (medir la rodaja antes de introducirla al agua, intentando que tengan un tamaño aproximado).

f. Dejar actuar por una hora, sacar la papa de cada vaso y medir nuevamente las rodajas de papa y ver la textura y tamaño de cada uno.

Ilustración 11. Tomado de internet https://bit.ly/2LvEIIF

g. Después de transcurrido el tiempo.

Ilustración 12.Tomado de internet https://bit.ly/2LvEIIF

6. RESULTADOS 6.1 Determine qué cambios sufrieron las células sanguíneas al ser colocadas en diferentes soluciones. 6.2 ¿Qué solución es isotónica con respecto a la concentración de las células de sangre? 6.3 Qué clase de medio es la solución salina al 1.5% con respecto a la concentración de los glóbulos rojos en el montaje de la sangre. 6.4 ¿En el montaje para la diálisis, analice si ambas sustancias pasaron a través de la membrana ó si alguna fue retenida? y ¿porque que cree que sucede esto? 6.5 ¿Por qué el agua se mueve de las zonas donde los solutos están menos concentrados a otras donde están más concentrados? 6.6 Consulte ¿A qué se debe el cambio de color en los reactivos utilizados en las pruebas de reconocimiento de almidón y glucosa? 6.7 En el experimento de la difusión determine ¿si la temperatura incide en la difuminación de la tinta? Y ¿cuánto tiempo demoró este proceso en cada uno de los beaker? 6.8 Analizar en el experimento casero ¿qué sucede con cada uno de los pedazos de papa en cada una de las concentraciones de sal?

7. BIBLIOGRAFÍA Al final del manual