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TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA DIFUSIÓN _________________________________________________________________________ NOMBRES EMAIL YESIKA CAROLINA BOLAÑOS ORDOÑEZ [email protected] JUAN ESTEBAN LÓPEZ BORRERO [email protected] _________________________________________________________________________ Laboratorio de Biología Fundamental, Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad del Cauca. 1. OBJETIVOS     

Determinar el efecto de la concentración del soluto y la temperatura sobre el tiempo de difusión Visualizar los fenómenos de osmosis en células y diálisis en modelos celulares Describir la membrana selectivamente permeable y su función en la osmosis Definir las substancias osmóticamente activas en relación con la concentración en una sustancia Discutir como la pared celular afecta el comportamiento osmótico en la célula

2. INTRODUCCION La difusión es el paso de una sustancia desde un medio hacia otro medio que se encuentran en diferentes concentraciones, existen dos formas la osmosis y la diálisis. Estos fenómenos se ven afectados por varios factores como: temperatura, concentración, tipo de membrana, entre otros; factores con los cuales se trabajo en esta práctica, empleando modelos como la yema de huevo y observando lo que pasa directamente en la célula. Este proceso lo efectúa la célula, ya que esta necesita que toda su estructura este en continuo movimiento intercambiando sustancias con el medio en el que se encuentra sea para aprovechar o desechar. 3. MARCO TEORICO El transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también el movimiento de sustancias que sintetiza como hormonas. Además, es la forma en que adquiere nutrientes mediante procesos de incorporación a la célula de nutrientes disueltos en el agua. Transporte pasivo: El transporte pasivo permite el paso molecular a través de la membrana plasmática a favor del gradiente de concentración (o de carga eléctrica) es el transporte de mayor concentración a menor concentración. Existen 4 mecanismos diferentes de transporte pasivo. Ósmosis: transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática mediado por proteínas específicas –acuaporinas– y a favor de su gradiente de concentración.

Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares. Difusión facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un transportador (proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana. Sucede porque las moléculas son más grandes o insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de la membrana. Ultrafiltración o Diálisis: En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática. El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de menos presión. La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas moléculas pequeñas (como la urea, la creatinina, sales, etc.) pasen a través de las membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre. OSMOSIS. En células animales: En un medio isotónico, tanto la entrada como salida de agua es constante, es decir, existe un equilibrio dinámico. En un medio hipotónico, desaparece el equilibrio dinámico por tanto la entrada de agua es superior a la salida, en consecuencia, la célula absorbe el agua hasta reventarse, fenómeno conocido como citólisis. En un medio hipertónico, al contrario, la salida de agua es superior a la entrada de agua por lo tanto la célula se deshidrata perdiendo su contenido hasta arrugarse y morir, este fenómeno es conocido como crenación.

1En células vegetales: En un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis. En un medio isotónico, existe un equilibrio dinámico. En un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia.

4. ANALISIS DE RESULTADOS. 4.1. Osmosis a. Difusión de agua (solvente) a través de membranas. Una vez extraídas las yemas de los huevos se procede a hacer el pesaje de estas, se pesa cada una en un beaker de 50 mL, obteniendo: Tabla 1. Peso de las yemas antes del procedimiento Yema 1 (peso en g) Yema 2 (peso en g) Yema 3 (peso en g) 15,109 22,328 15,503 Una vez pesadas se añade a cada beaker con las yemas 1,2 y 3, solución salina, agua destilada y agua salada respectivamente, pasados 15 minutos se retira el agua y se realiza el pesaje de las yemas nuevamente obteniendo: Tabla 2. Peso de las yemas después del procedimiento Yema 1 (peso en g) Yema 2 (peso en g) Yema 3 (peso en g) 16,165 25,060 12,038

El objetivo de este proceso es observar en un modelo mucho mas grande el proceso osmótico que llevarían a cabo análogamente las células, se trata de establecer diferencias entre los procesos de difusión por osmosis. Yema 1: En este modelo se observo claramente un aumento del peso de la yema en 1,054, g esta se encontraba en un medio en el cual podía realizar un proceso isotónico si lo comparamos con lo que ocurriría en la célula, la solución salina usada en este modelo es solución salina normal o isotónica, se observa que el aumento de la masa de la yema es de poco mas de un gramo en 15 minutos. Yema 2: En este modelo observamos un aumento del peso de la yema en 2,732 si se compara con el anterior modelo se puede decir que la sustancia en este caso agua destilada tiene una menor concentración de sales, que a su vez entonces tendrá una menor concentración de sales si así lo queremos ver que la yema, debido a lo anterior se puede inferir que se encuentra en un medio hipotónico en el que es necesario que entre mas líquido para igualar concentraciones. Yema 3: En este modelo se observa un proceso contrario al de los dos anteriores en donde las sustancia entraban a la yema de huevo, en este caso es la yema la que pierde líquido, se observa que hay un disminución del peso de la yema en 3,465 g, se puede inferir que hay un proceso hipertónico. Cuando la sustancia que pasa a través de la membran es el soluto se llama diálisis que es lo que ocurre en este modelo. 4.2. Comportamiento osmótico en células animales. a. Prueba células animales. En este caso se hacen 4 montajes de laminillas con sangre, la primera cuenta únicamente con una gota de sangre la segunda laminilla contiene (gota de sangre + gota de solución a (solución salina)) la tercer laminilla contiene (gota de sangre + gota de solución b) y la cuarta laminilla contiene (gota de sangre + gota de solución c). Laminilla 1: Se observa un comportamiento normal de los eritrocitos tiene un tamaño normal a partir de esta laminilla se harán las respectivas comparaciones y análisis de las demás laminillas, la forma y tamaño de los eritrocitos se determina a un enfoque de 40x Laminilla 2: No se observa ningún cambio en la forma de los eritrocitos cabe mencionar que se observa una menor aglomeración de estos debido a que se encuentran en este medio acuoso, el enfoque necesario para ser observados es de 40x. Laminilla 3: En este caso se observa que hay un aumento de tamaño de los eritrocitos que, aunque no se excesivo si se nota en el momento de enfocar, se usa un enfoque 40x, aunque se logran observar levemente a 10x.

Laminilla 4: En comparación con las anteriores lamillas se observa un aumento de tamaño excesivo en los eritrocitos al punto de observarse como mucho de ellos colapsaban es un fenómeno llamado citólisis, a un enfoque 10x se logran observar los eritrocitos. b. Prueba con células vegetales. Se preparan al igual que en el anterior procedimiento cuatro laminillas, en la primera solo se monta una hoja de elodea con la sustancia en la que se encontraba en la segunda con solución a, tercera con solución b y cuarta con solución c. Laminilla 1: Se observan pequeñas agrupaciones de cloroplastos que solo logran observarse a un enfoque de 40x, a parir de esta se harán las comparaciones y análisis respectivos para las demás laminillas. Laminilla 2: Se observa un leve aumento de las agrupaciones de cloroplastos en la muestra de elodea, a demás logra observarse un poco más su característico color verde, mas sin embargo aun es necesario un enfoque de 40x para poderse observar correctamente. Laminilla 3: A partir de esta laminilla se observan los cloroplastos mucho mas fácil, aumentando la cantidad (observable) de cloroplastos, así como el aumento de la intensidad del color de estos, a 10x se pueden observar una parte de estos, aunque fue necesario el enfoque 40x para una mejor perspectiva. Laminilla 4: En esta laminilla se observan casi que completamente todos los cloroplastos presentes en la célula, solo fue necesario usar el enfoque 10x para observarlo e incluso a 4x se observan, además a esto también se logra observar como las células se encuentran de mayor tamaño a todas las anteriores, esto se debe posiblemente al tiempo que transcurrio desde que se hizo el montaje de la laminilla hasta la observación de esta, se observa que las células se encontraban en un estado turgente. Se puede inferir que la composición de cada una de las soluciones en especifico activan los procesos en la célula haciéndose en cada caso más visibles. (Jesus Merino Perez) (Edna Lourdes, 2016) 4.3. Difusión espontanea. a. efecto de la concentración del soluto en el tiempo de difusión. Tabla 3. Tiempos totales de difusión en función de la concentración. Beaker 1 Beaker 2 Concentración del O,1% 1% azul de metileno. Tiempo total de 10’28” 7’59” difusión.

Beaker 3 10% 6’55”

Al realizar este procedimiento observamos que los tiempos de difusión se ven afectados directamente por la concentración del soluto, en este caso se observó que el azul de metileno tuvo una velocidad de difusión más rápida en función de su concentración, estamos hablando de una relación directamente proporcional, a mayor concentración mayor velocidad de difusión. Como se puede ver el menor tiempo requerido para la difusión fue el de el beaker 3 seguido del beaker 2 y por último el beaker1, esto puedo explicarse bajo el concepto de difusión simple bajo el cual el soluto se mueve a favor del gradiente de concentración, siempre habrá un movimiento desde donde este mas concentrado hacia donde este menos. b. Efecto de la temperatura en la velocidad de difusión. Tabla 4. Tiempos totales de difusión en función de la temperatura del solvente. Beaker 1 Beaker 2 Beaker 3 Sensación térmica Fría Ambiente Caliente del agua Tiempo total de 16’45” 12’ 38” 9’36” difusión. Este proceso se realizó con la misma concentración de azul de metileno (1%) se observa que el proceso de difusión es más rápido en el beaker 3 seguido del 2 y finalmente de el 1, esto se puede explicar desde un punto de vista molecular en el cual la entropía de las moléculas aumenta al aumentar la temperatura, lo que facilita el proceso de difusión, el liquido tiende a aumentar su actividad al acrecentar la temperatura debido a esto se observa que la velocidad a la que las moléculas traspasaban la “membrana” dependía directamente de la temperatura a la que se encontraba el solvente. Las posibles causas de errores en los anteriores procesos son en su mayoría humanas ya que es una cuestión de perspectiva y observación de cada integrante el determinar si había una difusión total o no, aunque los resultados que se obtuvieron en la practica son los esperados y corresponden en su totalidad a la teoría no pueden descartarse factores que posiblemente alteren los resultados de los experimentos. 5. Conclusiones. La osmosis juega un papel fundamental en muchos de los procesos que son necasarios para la vida. Existen diversos factores que alteran la velocidad de la difusión como por ejemplo la temperatura y la concentración.

6. Preguntas adicionales. 2. Lo que ocurre es que a nivel celular las células del mango tienen microporosidades que dejan pasar fácilmente el agua, pero no tan fácilmente moléculas de sal, por tal motivo lo que ocurre es que el liquido que esta dentro de las células del mango sale a diluir la sal buscando un equilibrio entre los líquidos. 3. El agua destilada es una solución hipotónica comparada con la sangre por tal motivo lo que va a ocurrirá es que el agua entrara al glóbulo haciendo que este se hinche (turgencia) y posteriormente se reviente (hemolisis). 4. Ocurre que cuando cortamos las hojas de la lechuga estas pierden su fuente de agua directa, por tal motivo requieren de otra fuente para que sus células continúen con sus procesos, entra pues a jugar un papel importante la osmosis, lo que ocurre es que al poner las hojas de la lechuga en agua por osmosis la estructura de la célula se mantiene turgente dando un aspecto de frescura. 5. Puede ocurrir que se sature las cantidades de sales presentes en los líquidos del medio en donde se encuentre la planta de manera que gradualmente perderá líquidos para equilibrarse con la solución más concentrada lo que conllevara a su muerte. 6. si, ya que existe la difusión pasiva que no requiere de un gasto calórico (energía), lo que quiere decir que si la célula esta muerta pero sus tejidos están íntegros aun puede ocurrir un proceso de difusión sea desde o hacia el exterior. 7. La absorción de agua que realiza las raíces, la sudoración, la alimentación de las lombrices. 8. El agua de lluvia podría considerarse como una sustancia hipotónica de manera que si se inyecta una pequeña cantidad de este a un animal probablemente no le ocurra nada, morirán algunos glóbulos rojos por hemolisis, pero será despreciable a la hora de hacer un balance total si por el contrario son cantidades que puedan saturar al animal muy probablemente todos los glóbulos rojos empezaran a expandirse colapsando las venas y probablemente provocando hemorragias.

Referencias Edna Lourdes, N. v. (2016). Manual de Laboratorio Biologia Fundamental. Popayán: Universidad del Cauca. Jesus Merino Perez, M. J. (s.f.). open course ware. Obtenido de https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf.