Universidad San Francisco de Quito Laboratorio de Biología Informe Difusión, Osmosis y diálisis Nombres: Mauricio J. Cedeño Q Código: 126135 Fecha: 20/10/2014
Profesor: Vlastimil Zak Mnacek Sección: viernes
I. Introducción El ser humano, al igual que todo organismo vivo en el planeta, tiene la necesidad constante de mantener un estado de equilibrio interno (Mader, 2010). Las funciones celulares de la célula son reguladas por el metabolismo celular. Este se puede conseguir debido a un proceso que se llama trasporte celular. El transporte celular es el fenómeno que permite que la célula intercambie sustancias con su medio para mantener el equilibrio (Reyes, 2003). Las funciones celulares se realizan en la membrana plasmática la cual se encarga de seleccionar que sustancias entran y salen de la célula. Este movimiento toma forma en dos tipos de transporte, uno pasivo el cual no tiene la necesidad de energía adicional, y uno activo que necesita energía adicional para que se realice (Mader, 2012). La difusión es el paso de moléculas a favor de la gradiente, en donde las partículas se mueven de un área de alta concentración a una de baja concentración o de un alto potencial de energía a uno de menor potencial hasta que se iguala la concentración a ambos lados de la membrana (Thibodeau & Patton, 1998). La difusión puede ser simple; a través de la membrana lipídica o de canales proteicos, o facilitada; con un trasportador. En el caso de la difusión simple, se puede dar dos tipos de trasporte: osmosis y diálisis (Flores, 2004). La osmosis es uno de los principales procesos físicos que ocurren para mantener el equilibrio (Arechiga, 1996). La osmosis es el paso de agua, a favor de la gradiente, sin gasto de energía, a través de una membrana semiperbable por una diferencia en la concentración de solutos (Constanzo, 2011). En la diálisis las proteínas se pueden separar de las moléculas pequeñas mediante este proceso, a través de una membrana porosa de celulosa. Las moléculas de dimensiones significativamente mayores que el diámetro del poro se retienen dentro de las bolsa de diálisis, mientras que las moléculas más pequeñas y los iones atraviesan los poros de esta membrana y aparecen en el dializado, es decir, fuera de las bolsa(Berg, 2007). La diálisis consiste en el movimiento a favor de la gradiente de sales o iones por medio de ionóforos o canales iónicos, que son proteínas integrales que funcionan espontáneamente (elprofedebiolo.blogspot.com, 2010).
El movimiento browniano, no está relacionado directamente con el trasporte molecular, si no que se refiere al movimiento aleatorio constante de las partículas, donde los iones se mueven y chocan constantemente provocando la asimilación selectiva de sustancias por otras para formar el compuesto si el sigo eléctrico es opuesto (Rodriguez,2014). El movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas (átomos) del fluido sometido a una agitación térmica (Gama, 2007). La presión de turgencia se refiere a la presión que ejerce el agua al entrar en la célula y que modifica el tamaño del protoplasto y la presión de la pared (Arriaga, 1999). En la diálisis las proteínas se pueden separar de las moléculas pequeñas mediante este proceso, a través de una membrana porosa de celulosa. Las moléculas de dimensiones significativamente mayores que el diámetro del poro se retienen dentro de las bolsa de diálisis, mientras que las moléculas más pequeñas y los iones atraviesan los poros de esta membrana y aparecen en el dializado, es decir, fuera de las bolsa(Berg, 2007). Para comprobar las formas de trasporte pasivo que ocurren en las células, realizaremos varios ejercicios. Además se va a revisar los conceptos de hipotónico, isotónico e hipertónico. Para realizar el siguiente estudio de movimientos tanto de difusión como de ósmosis en la célula, se usarán varios procesos, sustancias, y organismos dentro del experimento, con el fin de llegar a una conclusión valida y probada. El trasporte y movimiento de sustancias, tanto con el movimiento browniano como la difusión, son esenciales para los procesos vitales. Sin ellos, la célula no podría realizar sus funciones. II. Objetivos
Entender los diferentes procesos de trasporte celular que originan la continuidad de la vida y relacionarlos con sus actividades. Analizar y comprobar los diferentes tipos de transporte celular que ocurren en las células.
III. Materiales Ejercicio I: Movimiento Browniano 1 Recipiente con hojas molidas de Apio crudo 1 Recipiente con hojas molidas de apio cocidas. Tinta china. 1 Microscopio. Placas y cubreobjetos. Ejercicio II: Difusión
Cristales de permanganato de potasio. Azul de metileno. 1 caja de Petri con gelatina sin sabor. 3 Probetas con cristales de permanganato de potasio. Ejercicio III: Ósmosis 1 Zanahoria. 1 Estilete. 2 vasos de precipitación. Glicerina. Agua destilada. 2 Alfileres. 1 Sacabocados. 1 papa cortada longitudinalmente en la mitad. 1 caja de Petri. Sal de mesa. Osmómetro. Ejercicio IV: Presión turgencia Hojas de Elodea. Microscopio compuesto. Porta objetos y cubreobjetos. Solución hipertónica Solución hipotónica Solución isotónica 1 Tina con solución hipertónica 1 Tina con solución hipotónica 5ml de sangre Suero fisiológico IV. Métodos
Ejercicio I: Movimiento browniano. 1. Coloque en dos partes de una misma placa una gota con dos de los materiales indicados (hojas de Apio molidas, hojas de Apio molidas y hervidas). Se cubrió cada gota con un cubreobjetos diferente. 2. En otra placa adicione una gota de agua y una gota de tinta china. Cubrí la preparación con el porta objetos y observe en el microscopio, registrando mis observaciones. Ejercicio II: Difusión 1. Seleccione cristales de cada uno de los compuestos del experimento y coloque en la superficie de la gelatina con una separación de 5 cm. Se debieron ubicar de tal forma que
los cristales de permanganato de potasio y azul de metileno se encuentren el uno frente al otro. Examine la caja de Petri cada diez minutos durante una hora y media y se midió la extensión a cada lado de la caja petri midiendo la difusión, que ocurría en cada uno de los tiempos. 2. Observe las tres probetas que estaban en una de las mesas del laboratorio, y que en su interior se encontraban cristales de permanganato de potasio. Y tomó nota sobre la hora en que fueron preparadas estas probetas y se señaló el porcentaje de difusión que presentó cada una de ellas. Ejercicio III: Ósmosis 1. Pele la zanahoria y le corte sus partes superior e inferior, de tal manera que se pudo mantener vertical. Coloque el sacabocados en la parte media de su zona superior, y vacié la zona central con una profundidad aproximada de cuatro centímetros. Coloque la zanahoria en un vaso de precipitación de 250ml de agua destilada. Marque con un alfiler la zona del nivel de agua, a 100ml. Coloque un alfiler en el agujero de la zanahoria, contando dos centímetros desde la parte superior para adentro. Hasta este nivel vertí glicerina. Observe cada veinte minutos por dos horas. Después de esto, regreso al día siguiente y registre los resultados. 2. Tomé una papa que estaba cortada longitudinalmente. En la parte con cascara utilicé el sacabocados, y retire una parte. En esta zona puse sal de mesa. Coloque la papa en una caja petri que tenía agua. Y deje en reposo y al día siguiente la revise y registre los resultados Ejercicio IV: Presión de turgencia 1. Prepare un montaje húmedo usando la hoja de Elodea y una gota de agua, cubrí la placa y procedí a observar lo requerido en el laboratorio. Luego, prepare con la misma hoja de Elodea una muestra en solución isotónica (1 gota de suero fisiológico), y repetí el procedimiento con una solución hipotónica (1 gota de agua destilada) y una solución hipertónica (1 gota de agua con sal); con lo cual procedí a observar en el microscopio cada uno de los cambios ocurridos en el lente de 40x. 2.
Coloque dos tinas con vegetales. en la primera puse agua dulce, y en la segunda agua salada. Después de dos horas determine los resultados
3. Tome una muestra de sangre y la coloque en el porta objetos y en la cual coloque suero fisiológico (solución isotónica), de ahí en la misma placa coloque agua destilada (solución hipotónica) y en la misma coloque agua salada (solución hipertónica). Observe en el lente de 40x del microscopio lo ocurrido.
V. Resultados Ejercicio Nro. 1: Movimiento Browniano Grafico Nro.1 Tinta China y Agua
40x Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: en el grafico Nro. 1 observe el movimiento de las partículas, en donde los puntos negros son las partículas y las flechas indican los movimientos que realizaban, el cual se asemejaba a un temblor ligero.
Grafico Nro. 2 Apio crudo y tinta china
40x
Grafico Nro.3 Apio cocido y tinta china
40x
Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: en el grafico Nro. 2 y 3 se muestra se muestra como se da el movimiento browniano con apio crudo y con apio cocido. Análisis: en el apio sin crudo se me el movimiento browniano a diferencia del apio cocido en el cual las moléculas coloidales del apio se desnaturalizaron por el calor. El movimiento browniano se debe a que la superficie es bombardeada por átomos de fluidos, en agua en una agitación térmica.
Ejercicio Nro. 2: Difusión Ejercicio 2.1: difusión de permanganato de potasio y de azul de metileno. Tabla Nro.1: difusión en gelatina de permanganato de potasio y azul de metileno en una hora. Tiempo Difusión del Permanganato de Difusión del azul de metileno (mm) potasio(mm) 20minutos 4 5 40minutos 7 8 60minutos 10 11 Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: en la tabla Nro. 1 se muestra el tamaño de difusión que realizo en azul de metileno y el permanganato de potasio durante una hora. Análisis: la gelatina al ser un medio del tipo coloidal, permite que el permanganato de potasio y el azul de metileno logren difundirse, y mientras más tiempo estén en la gelatina mas se difunden, hasta llegar a un punto en donde las dos se van mezclar. El azul de metileno a tener una mayor masa molecular 319.85gr se difunde a mayor velocidad que el permanganato de potasio de 158gr. Ejercicio 2.2: difusión de permanganato de potasio en agua Tabla Nro.2: Difusión de KNO3 en Agua Tiempo Probeta 1(10:00) Probeta 2 (12:00) Probeta 3 (14:00) 0 minutos 34% 42% 26% 30 minutos 35% 44% 28.5% 60minutos 36.5% 44% 32% 90minutos 39% 46% 35% 120minutos 41% 47% 35% Fuente: laboratorio de biología USFQ Descripción: La tabla presente el patrón del incremento de difusión en porcentaje de cada probeta. Muestra un claro patrón de incremento en nivel de difusión para cada probeta, al igual que una mayor velocidad de difusión para la probeta 3. Análisis: la probeta que estuvo menos tiempo, la difusión fue más rápida pues busca establecer una mezcla homogénea. Mientras que en las otras probetas al estar ya bastante tiempo la difusión tarda más pues ya mismo llegan a ser una mezcla homogénea. Ejercicio Nro.3: Ósmosis Parte A Tabla Nro.3: Ósmosis en la zanahoria Tiempo 2:30 3:00 3:30 4:00
Nivel de ósmosis(cm) 2.2 2.4 2.6 2.7
Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: la tabla muestra el nivel de penetración de glicerina en la zanahoria en el trascurso de hora y media. Análisis: La osmosis es proporcional al tiempo, esto quiere decir que a más tiempo mayor es la osmosis que realiza, es decir menor nivel fuera de la célula. Grafico Nro. 4 Ósmosis en la zanahoria Día 1
Día 2
Fuente: Laboratorio de bilogía USFQ Descripción: El grafico muestras a la zanahoria tras 24 horas de realizado el experimento. En donde la parte expuesta a la glicerina hubo ósmosis, generando un ambiente más hipertónico, ya que la concentración hizo que la célula se hiciese más pequeña. En la parte que estaba en la base, rodeada de agua, se dio un proceso opuesto. El sistema era hipotónico, por lo que las partículas de agua fueron hacia las células, provocando un aumento en su tamaño. Parte B Grafico Nro. 5: Ósmosis en la papa Día 1
Día 2
Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: el grafico muestra la ósmosis en la papa después de veinte cuatro horas de colar sal en parte superior y cubrir la parte inferior. Análisis: Al cabo de un día, se puede ver que la sal ha ingresado a las células de arriba provocando la deshidratación lo que le da un color pálido, mientras que en la base las células están hinchadas y de un color marrón mas oscuro.
Parte C Tabla Nro. 4: Ósmosis en el osmómetro. Tiempo (min) Cantidad de agua(ml) Tasa de ósmosis (ml/min) 1 0.3 0.03 2 0.6 0.03 3 0.8 0.266 4 1.0 0.25 5 1.5 0.03 6 1.7 0.00195 Fuente: Laboratorio de biología de la USFQ Descripción: la tabla muestra la tasa de osmosis en distintos tiempos de medición. Análisis: a medida que aumenta el tiempo, la tasa de difusión disminuye. Este proceso es gradual y depende de la cantidad de permanganato de sodio de la concentración. Ejercicio Nro.4: Presión turgencia Parte A Grafico Nro. 6: presión turgencia en la hoja de elodea con diferentes soluciones Elodea en solución hipotónica Elodea en solución hipertónica Elodea en solución Isotónica 40x
40x
40x
Fuente: laboratorio de biología de la USFQ Descripción: los gráficos demuestran los cambios osmóticos que presentan las células de la Elodea al estar sometidas a presión turgencia. Análisis: Las células de la Elodea al hallarse en la concentración isotónica, torno flácida, mientras que en la solución hipotónica se mostro normal, ya que se halla en su ambiente natural y la solución hipertónica se desprendió la membrana del citoplasmas Parte B: Turgencia en los vegetales Tabla Nro. 5: Presión turgencia en vegetales Característica Tina A (agua dulce) Presión turgencia Presenta presión turgencia Tipo de solución Hipotónica entra agua Estado físico de los Hinchados vegetales Estado físico de la solución Coloración trasparente Fuente: laboratorio de biología de la USFQ
Tina B (agua salada) No hay presencia de presión turgencia Hipertónica sale agua Encogidos y marchitas. Coloración turbia
Descripción: En la tabla se muestra la osmosis en los vegetales en un medio dulce y en un medio salado. Análisis: en la solución de agua dulce, el agua no se disocia en moléculas, por lo que es hipotónica. En NaCl, se disocia en dos moléculas, por lo que su concentración es mayor, haciendo que sea hipertónica. Parte C: ósmosis en la sangre Grafico Nro.8: Osmosis en eritrocitos en solución isosmótica, hiposmótica, hiperosmótica Eritrocitos en solución isosmótica (suero fisiológico 1gt)
Eritrocitos en solución hiposmótica ( agua destilada 1gt)
Eritrocitos en solución hiperosmótica (agua salada 1gt)
40x
40x
40x
Fuente: Laboratorio de biología USFQ Descripción: en los gráficos se muestra la ósmosis que realizan los eritrocitos en diferentes soluciones. Análisis: en la solución isosmótica, no ocurrió nada, ya que es el ambiente natural de una célula animal. En la solución hipotónica, la celula tuvo hemólisis, ya que entro demasiada agua en su interior, lo que hizo que se hincharan demasiado. En la solución hipertónica la célula perdió demasiada agua y se volvió de una forma estrellada, es decir ocurrió una crenación celular.
VI Conclusiones Ejercicio Nro. 1: Por los resultados del ejercicio 1 (t representaciones graficas), se pudo concluir que el movimiento Browniano es un fenómeno que se presenta de manera más común en células a una baja o normal temperatura. Esto, a la vez, demuestra que el estado de energía en las presentes células es muy alto, y por ende no necesita adición de la misma para que ocurra este fenómeno (ya que simplemente sería inhibido). Ejercicio Nro. 2: Basado en los resultados del ejercicio 2 (obtenidos a través de las dos tablas con información y los gráficos), se pudo concluir que el fenómeno de la difusión es, en efecto, más rápido cuando se encuentra más concentración de un soluto específico. Esto causa que
tanto la velocidad, como la presencia del fenómeno se vea de manera más clara y pueda compararse mejor entre un tipo de soluto (medio) y otro.
Ejercicio Nro. 3: En los resultados del ejercicio Nro. 3 (tanto aquellos observados en la papa como los observados en la zanahoria y el osmómetro), se pudo concluir que el fenómeno de la ósmosis se da de manera constante en células vegetales y a través de una membrana común (de un lado a otro). A la vez, también se pudo concluir que el fenómeno ocurre hasta cierto punto (equilibrio), en el cual para las células vegetales es hinchazón normal y para membranas comunes equidad de agua en ambos lados de la solución (o compuesto de solutos) presente.
Ejercicio Nro. 4: Basado en los grafico del ejercicio Nro. 4 (tanto en las células de la Elodea como las de sangre) se pudo concluir que el fenómeno de la ósmosis y a la reacción celular funciona de manera pareja y se mantienen en cada medio particular. Esto, a la vez, demuestra que las células animales sufren en mayor grado con medios no isotónicos mientras que las vegetales tienen una mayor resistencia (hipotónicas).
VII. Discusión De manera sencilla, se puede determinar que el experimento brindó una clara respuesta, para que los objetivos planteados se cumplan. No solo se pudo demostrar que las leyes de tanto la difusión como la ósmosis se mantuvieron en todos los casos, también se pudo observar que los medios y células reaccionaron de manera independiente en cada ejercicio. Lo que nos hace proponer la idea de que diferentes solutos, medios, células, etc. tendrán su propia reacción para cualquiera de los dos fenómenos, pero que estos serán cumplidos de manera completa hasta un punto isotónico. Por ende, podríamos denominar al experimento un éxito, sin la necesidad de cambios significativos hacia el mismo. VIII. Literatura Citadaficos
Aréchiga, H. (1996). Los fenómenos fundamentales de la vida. Sinaloa: siglo XXI Editores. CAMPBELL, N. y J. REECE, (2007). Biología. 7ma. Edición. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires. Constazo, L (2011). Fisiología. Barcelona: Elvesier. De Robertis, J. Hib & R. Ponzio, (1998). Biología Celular y Molecular. 12° Edición. El Ateneo. Buenos Aires.
Gama, M, &García, L.B. (2004) Biología I. México D.F: Pearson Educación. Gerald Karp, (2005). Biología Celular y Molecular. Conceptos y experimentos. 4ta. Edición. Edit. Mc Graw Hill. Lodish Harvey, A. Berk & P. Matsudaira,(2005). Biología Celular y Molecular 5ta. Edición. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires. Mader, Sylvia S. Pendarvis, Murray P, (2008). Biología, Novena Edición. México D.F., México. McGraw Hill/ Interamericana Editores S.A. de C.V. Reyes, R.A, (2003). Manual de prácticas de biología. México D.F: Pearson Educación. Rodríguez, J. M, (2004). Electroterapia en fisioterapia. Madrid: Editorial Medica panamericana Universidad Nacional de Córdoba, (2009). Transporte desde y hacia la célula. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Córdoba: Recuperado el 08 de octubre de 2014, de http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm.
