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• Dairon Andrés Machado Agudelo

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Permeabilidad de la membrana celular: Acción de compuestos orgánicos y la temperatura sobre su estructura Natalí Duque y Dairon Machado Instituto de Biología, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia.

Introducción La membrana celular es una bicapa lipídica muy importante para las células, esta bicapa esta compuestas de fosfolípidos que son ácidos grasos, glicerol y fósforo; estos fosfolípidos tienen un comportamiento anfipático (Cabeza hidrofílica y cola hidrofóbica). Esta membrana es una barrera, en donde moléculas pasan selectivamente dependiendo de las propiedades químicas y físicas de las moléculas, entonces dependiendo de las propiedades se puede dar diferentes medios de transporte, que puede ser transporte por difusión o transporte por proteínas que necesariamente necesitan un gasto de energía. El equilibrio entre la impermeabilidad a iones y moléculas como azúcares y la permeabilidad al agua es la responsable de la turgencia de la célula y de la presión osmótica. La permeabilidad de la célula varía con los factores de presión a los cuales está impuesta, por ejemplo al haber una variación en el pH seguramente las proteínas que están en la membrana variarán su conformación y por lo tanto su forma se podría perder. Otra variación que se ha observado que afecta la permeabilidad es el cambio de temperatura. Cuando varía la temperatura drásticamente se observa que puede haber una mayor permeabilidad o no dependiendo de las condiciones a las que está sometida la célula, pero también se puede decir que esta permeabilidad no está necesariamente implicada en la variación de la membrana sino en el aumento de la velocidad del movimiento de iones y moléculas que acelerarían el paso a través de la membrana.

Materiales y métodos Se utilizaron 8 tubos de ensayo por equipo, una gradilla, una cuchilla, un espectrofotómetro y una remolacha. Estos materiales fueron utilizados para observar la variación en la permeabilidad de la membrana de una remolacha (célula vegetal) al cambio de temperatura. Se cortaron 8 pedazos de remolacha tratando que cada pedazo fuera del mismo tamaño y del mismo grosor, se ubicaron debajo de un chorro de agua para quitar el exceso de colorante que tiene la remolacha. Luego de esto se colocaron 4 trozos en 4 tubos de ensayo para empezar el procedimiento del efecto de la temperatura en la permeabilidad celular. Para observar los diferentes efectos se utilizan diferentes técnicas, se marca un tubo de ensayo con una temperatura de 0 °C El primer método consiste en colocar un trozo de remolacha, luego agregar 4 mL de agua corriente, taparlo y llevarlo al refrigerador por una hora a 0 °C. El segundo método llevara el trozo seco a la nevera por una hora, luego de que el tiempo halla pasado le agregarán el agua a 0 °. El tercer método consistió en llevar el trozo de remolacha seco a la nevera por una hora a 0 °C, luego de que este tiempo haya pasado agregar el agua a temperatura ambiente, observar lo que sucedió en cada uno de los casos. El otro cambio en la temperatura se hace de la siguiente forma, el método uno consistió en colocar el trozo de remolacha con los 4 mL de agua a temperatura ambiente durante una hora y el método dos dejó el trozo de remolacha seco a temperatura ambiente durante la hora, después de haber pasado el tiempo se le agregó el agua. Para observar la permeabilidad en la membrana a una temperatura de 50 °C se utilizó también dos métodos. El primero consistió en agregar el trozo de remolacha al tubo de ensayo, también agregar agua y llevarlos al baño maría a 50 °C por una hora, el segundo método fue llevar el trozo de remolacha al tubo de ensayo, dejarlo seco a 50 °C por una hora, después de pasado el tiempo agregar agua a temperatura ambiente. Para 70 grados centígrados de hace el mismo procedimiento que para 50 grados centígrados incluyendo los dos métodos mencionados.

También miramos el efecto de solventes orgánicos sobre la permeabilidad de la membrana celular, para esto se utilizaron 7 tubos de ensayo, pedazos de remolacha todas cortadas con el mismo grosor, alcohol absoluto, acetona, tritón, SDS, detergente comercial, agua destilada y glicerol. Después de ser cortada la remolacha en trozos iguales se lavan para quitar el exceso de colorante, luego de lavadas se disponen en los 7 tubos de ensayo y se les agrega 3 mL de cada una de las soluciones respectivas en cada tubo, se deja reposando por 60 minutos agitando de vez en cuando, después del tiempo observar los tubos.

Resultados Los resultados obtenidos para las experiencias relacionadas con el efecto de la temperatura sobre la permeabilidad de la membrana a distintas temperaturas y con distintos métodos, calificando su intensidad de acuerdo a percepción subjetiva, son las siguientes:

Temp

0 °C

25 °C

50 °C

70 °C

1

-

-

++

+++

2

-

-

+

++

3

+

-

+

++

eratura Métodos

Tabla 1: Presencia de coloración según los diferentes métodos propuestos a distintas temperaturas. La intensidad de la coloración según percepción subjetiva se denota por la presencia de más de un signo "más".

En cuanto a los resultados obtenidos en las experiencias relacionadas con el efecto de diversos solventes orgánicos sobre la permeabilidad de la membrana, y calificando su coloración en una escala subjetiva de 1 a 10, los resultados son los siguientes: Solvente Intensidad de coloración Detergente Tritón 5 Agua 0 Alcohol 7 Acetona 8 Detergente comercial 2 Detergente SDS 10 Glicerol 1 Tabla 2: Intensidad de la coloración según los diferentes solventes orgánicos empleados. La intensidad de la coloración se denota según escala subjetiva de 1 a 10.

Análisis y discusión Observando los resultados obtenidos en la experiencia relacionada con la temperatura, según los diversos métodos, comprendemos que la reacción de la membrana ante los cambios bruscos de temperatura es la apertura de poros tales que permiten el paso de sustancias contenidas en el citosol hacia el medio exterior. En esto se encuentra muy relacionado el concepto de entropía, pues esta reacción es perfectamente comprensible si es vista desde la termodinámica. A estas consideraciones podemos añadir el hecho de que una alta temperatura provoca mayor movimiento de las partículas lipídicas de que está compuesta la membrana, o dicho de otro modo, aumenta la solubilidad de la membrana plasmática. Así las cosas, era de esperarse que obtenidas en los experimentos con energía exterior que buscará “entrar” térmico; esto provocará un aumento incluso la eventual desnaturalización membrana, lo que puede provocar sustancias contenidas en el citosol.

las coloraciones más intensas fueran altas temperaturas, pues hay mucha en la célula para alcanzar el equilibrio en la solubilidad de la membrana, e de algunas proteínas asociadas a la posibles “canales de paso” para las

Con todo, al observar las intensidades de coloración obtenidas a 50 °C y 70 °C, vemos que con el primer método se alcanza la mayor intensidad. En el primer método, en efecto, está el trozo de remolacha en un medio acuoso que se convierte en un conductor térmico muy eficiente; en cambio, en los otros métodos se coloca la remolacha en un medio seco, rodeada apenas por el vidrio del tubo y por aire, los cuales sabemos que son pésimos conductores térmicos, por lo que la coloración que vemos se debe a la energía aportada por el agua a 25 °C que se agrega tras el calentamiento. En cambio, a 25 °C y a 0 °C no se notan mayores cambios. En los métodos empleados con agua a temperatura ambiente es de esperarse que no ocurra nada, pues tanto la célula como al agua están a la misma temperatura y así el intercambio energético será nulo. Lo mismo podemos decir de los dos primeros métodos que emplearon temperatura a 0 °C. Sin embargo, con el método 3 se observó coloración: allí sí que hubo cambio energético, pues el pedazo de remolacha estaba a 0 °C mientras que el agua añadida estaba a 25 °C, por lo que el sistema externo aportaba energía a la muestra. En lo referente al experimento relacionado con la capacidad de sustancias orgánicas, lo que podemos observar es que la coloración aumenta según la capacidad de la sustancia de solubilizar la bicapa fosfolipídica de que está compuesta la membrana, lo que pude generar daño en la célula. En el caso del

glicerol, éste genera un daño en la membrana, pero es mucho menor comparado con el de los detergentes.

Conclusiones La membrana plasmática, al estar compuesta de fosfolípidos, presenta un comportamiento predecible según su propia naturaleza química. Por un lado, aumenta su solubilidad según el aumento de temperatura, por lo que permite la salida de las sustancias dispersas en el citosol. Por otro, es afectada por aquellas sustancias capaces de solubilizar la parte apolar de la molécula, como en el caso de los detergentes.