OSMOSIS (Practica N°6)
PRESENTADO A: GERARDO ANDRÉS TORRES RODRIGUEZ MAGISTER
PRESENTADO POR: CARLOS ANDRES ROBLES GIRALDO MELISSA TRUJILLO ERAZO ALBERTO MONCAYO FERNANDEZ
UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y DE LA EDUCACION DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA POPAYA, CAUCA 2011
INTRODUCCIÓN
Osmosis es, un proceso físico el cual no requiere gasto de energía, está relacionado con el movimiento de solvente de una menor concentración a una mayor, es decir a favor de un gradiente de concentración a través de una membrana semipermeable, este proceso es muy importante a nivel biológico tanto en plantas como en animales y es el encargado de la absorción de agua a través de los capilares intestinales y la regulación de agua en los tejidos vegetales. Mediante la utilización de diferentes soluciones a concentraciones distintas, se demostrará el proceso osmótico en los dos tipos de tejidos y llegar a la conclusión si son: isotónico, hipotónicos e hipertónicos. OBJETIVOS: ✔
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Observar los fenómenos de Osmosis y difusión del agua a través de las Membranas. de las células vegetales y el fenómeno de turgencia Desarrollar de forma práctica los conceptos de Hipotónico Isotónico e Hipertónico. Observación del os cambios de la presión osmótica intracelular.
MATERIALES ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Hoja de elodea Muestra de 3mL de sangre humana Placa con depresión Portaobjetos Cubreobjetos Microscopio Cuchillas
REACTIVOS ✔ ✔ ✔
Solución de NaCl (cloruro de sodio-sal común) 0.1-0.15-0.22M Solución de Sacarosa (azúcar disacárido) 0.23-0.028-0.05M Solución de KCl (cloruro de potasio) 0.1-0.15-0.22M
METODOLOGIA La observación es clave a la hora de determinar si una célula sanguínea o vegetal presenta estado isotónico, hipotónico e hipertónico, igualmente el tiempo como una variable de suma importancia permite llevar un control más preciso y realizar un mejor tratamiento de datos experimentales y obtener unos resultados inequívocos.
OSMOSIS. Dado que el contenido de la célula está rodeado en toda su extensión por la membrana plasmática, toda comunicación entre la célula y el medio extracelular debe ser a través de esta estructura. Por un lado debe retener los materiales disueltos dentro de la célula y por otro debe permitir el intercambio necesario de materiales hacia dentro y fuera de las mismas. Los mecanismos que permiten el transporte de sustancias a través las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y comunicación celular. De esta manera, la célula permite la entrada materiales útiles para su desarrollo y la eliminación de sustancias desecho. Existen dos tipos de transporte. Activo y pasivo.
de la de de
El transporte activo involucra un gasto energético en forma de ATP para el transporte de una sustancia determinado dado que actúa en contra de un gradiente de concentración. El transporte pasivo no requiere de gasto energético por parte de la célula. Procesos como la difusión simple, la difusión facilitada y la osmosis hacen parte de este mecanismo actuando a favor de un gradiente de concentración.
Osmosis inversa: Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración de sales al de baja concentración. Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración. Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.
Aplicaciones de la osmosis en la industria: Desalación: Mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada (menos de 5.000 micro siemens/cm de conductividad eléctrica) partiendo de una fuente de agua salobre, agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20.000 y 55.000 micro siemens/cm de conductividad. La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es un buen conductor de la electricidad (su potencial de disociación es menor de 0.00001). La ósmosis inversa o reversa (RO) se ha convertido hoy en día en uno de los sistemas más eficientes para desalinizar y potabilizar el agua, siendo usada en barcos, aviones, industrias, hospitales y domicilios. Mediante ósmosis inversa se consigue que el agua bruta que llega a la desaladora se convierta por un lado en un 40% de agua producto y un 55-60% de agua salobre. Tintado de fibras textiles: La utilización de la ósmosis inversa y de la nano filtración para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95% de los productos químicos usados en los baños de tintado y, por otro, reutilizar alrededor del 90% de las aguas residuales generadas. Fabricación de catalizadores: Algunos catalizadores utilizados de automóviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio, cerio y níquel. La combinación de una ultrafiltración y una ósmosis inversa permite recuperar tanto la materia prima de fabricación como el agua del proceso. El efluente de la fabricación de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta diluidos entre 3 y 50 veces así como un conjunto de aditivos. La lechada, cuya concentración oscila entre 1 y el 15% de sólidos, pasa en primer lugar a través de una
ultrafiltración con un poder de corte del orden de 100.000, obteniéndose un concentrado con un contenido en sólidos del 50%, que se puede reutilizar directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltración pasa a continuación por una ósmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del agua del proceso. TURGENCIA: En biología, turgencia (del latín turgens- turgentis; hinchar) determina el estado de rigidez de una célula, es el fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas celulares, las cuales se ponen tensas. Con tanta presión interna las células se dilatan cuanto lo permite la elasticidad de las membranas, y por ende la resistencia de las células vecinas, es por eso que los órganos, como por ejemplo el pecíolo, el tallo, las hojas y frutos maduros se encuentren en ese estado de firmeza.
Fenómeno de plasmólisis: Como fenómeno contrario se puede citar la plasmólisis, las células al perder agua se contraen, separándose el protoplasto de la pared celular. Este fenómeno tiene lugar de forma natural cuando la planta se marchita; éste puede provocarse colocando la célula en un medio de concentración salina mayor a la del citoplasma (debido a que la membrana plasmática es permeable al agua). También si la planta se encuentra un tiempo expuesta a los rayos solares se produce un exceso de transpiración, provocando de esta manera la eliminación de vapor de agua al medio.
Fuente: Imagen obtenida mediante escaneo, Curtis, Helena, 2008. Biología Curtis, Buenos Aires, Editorial Panamericana. Pág. 64r.
Fig. 1: El fluido extracelular es hipotónico por lo cual hay un ingreso neto de agua a la célula que genera un aumento de presión (Turgencia). Fig. 2: Si esa célula se coloca en una solución hipertónica hay una salida neta de agua de la célula, en este proceso la membrana plasmática puede llegar a desprenderse de la pared celular. Las plantas
dependen de la presión de turgencia para la elongación de sus células y por lo tanto para su crecimiento. Y usan este fenómeno para regular la transpiración a través de la apertura y cierre de las células estomáticas en estas mismas.
Estados de la presión osmótica:
PROCEDIMIENTO ELODEA (Elodea Canadiensis) Inicialmente se tienen las soluciones a diferentes concentraciones respectivamente. Las muestra que se van analizar y conocimiento previo de los fenómenos físicos que se pretenden estudiar. sustancia
concentración
NaCl
(0.1- 0.22-0.15)
sacarosa
(0.5-0.05-0,28)
KCl
(0.1-0.15-0.22)
Montar placas control: Consiste en realizar un estudio detallado de una porción del espécimen sin ningún tipo de sustancia ajena al medio en la que se encuentra, realizando caracterizaciones morfológicas y químicas. Control N° 1 Hoja de elodea: La muestra presenta normalidad estructural, no se observan alteraciones en la forma o el color, en cuanto a la estructura interna, los cloroplastos se encuentran diseminados por todo el espacio intracelular sin organizaciones características; exhiben fototropismo normal.
Para realizar un análisis más detallado se toma el tiempo desde el momento en que se aplica la solución al espécimen hasta que se notan cambios y se consideran pertinentes terminar la observación; esto obedece a que no se cuenta con suficiente tiempo para realizar la práctica; ya que según conocimientos obtenidos en la práctica empíricamente la célula vegetal tarda muchos más tiempo en presentar cambios en su forma debido a que la pared celular le otorga rigidez.
Hoja de Elodea con Sacarosa (0.28-0.5-0.05M) Elodea + Sacarosa (0.28M): Después de 12 segundos (lapso de ✔ tiempo desde la aplicación de la solución hasta que es montada la placa en el microscopio) ya hay una marcada elevación en la turgencia y es visible la migración obligada de los cloroplastos debido a la presión ejercida, el proceso entero toma 1.24 segundos aproximadamente.
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Elodea + Sacarosa (0.5M): Se toma la muestra y se deposita una gota de sacarosa al 0.5M y se cubre con el cubreobjetos, al verificar el tiempo han trascurrido 18 segundos, se procede a la observación y no se notan cambios en la conformación o estructura, luego de 45 minutos, se observa una agrupación de los cloroplastos contra la pared celular, pero no en totalidad ya que algunos permanecen en el centro de la célula. Lo que evidencia un pequeño aumento en la turgencia de la célula, sin embargo no hay deformación de la pared celular.
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Elodea + Sacarosa (0.05M): Luego de entrar en contacto con la solución no hay un aumento considerable en la turgencia, se observa migración de los cloroplastos hacia la pared de la célula; esto sucede a los 42 segundos, pero los cloroplastos aun realizan desplazamiento, después de pasados 1.06 segundos. No hay modificaciones en la célula. A continuación se presenta una gráfica para determinar el tiempo de respuesta de la célula frente a las soluciones en función segundos concentración molar y la tabla de valor para establecer el carácter hipertónico, hipotónico e isotónico de la sacarosa a concentraciones variables.
SOLUCIÓN Sacarosa [M] 0.2 8
0.5
0.0 5
Hipertónica hipotónica Isotónica Hoja de Elodea con NaCl (0.1-0.15-0.22M) Elodea + NaCl (0.1M): Inicialmente hay desplazamiento de ✔ cloroplastos hacia la pared celular, es decir hay un aumento en la turgencia, esto es evidente casi inmediatamente de que se aplica la solución, aproximadamente a los 12 segundos; en total se observó por 1.35 segundos.
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Elodea + NaCl (0.15M): Es claramente visible que la solución posee un carácter hipertónico ya que disminuye la presión intracelular y se inicia la agrupación de cloroplastos, pero de forma lenta, cerca de los 32 segundos terminando a 58 segundos.
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Elodea + NaCl (0.22M): La solución al ser más concentrada inicia un proceso de plasmólisis en la célula y es visible ya que hay agrupación de los cloroplastos, de forma semicircular y desprendimiento de una parte de la membrana plasmática.
SOLUCIÓN NaCl [M] 0.2 8
0.5
0.05
Hipertónica hipotónica Isotónica Elodea + KCl (0.1-0.15-0.22M) Elodea + KCl (0.1M): Se observa una disminución en la ✔ presión intracelular, los cloroplastos se diseminan por toda la célula y se mantiene por 1.30 segundo, no se organizan en grupos es decir que hay una presión constante.
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Elodea + KCl (0.15M): Inmediatamente aplicada la solución se nota que aumenta la presión dentro de la célula ya que hay movilización de cloroplastos hacia la pared celular, sin embargo el aumento en la turgencia no es mucho y luego de 55 segundos no hay más aumento.
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Elodea + KCl (0.22M): Pasados 11 segundos aumenta la presión dramáticamente hasta el punto de deformar la pared celular un poco, inclusive los cloroplastos se apiñan contra la pared y adoptan una forma aplanada.
SOLUCIÓN NaCl [M] 0.2 8
0.5
0.05
Hipertónica hipotónica Isotónica ERITROCITOS (Glóbulos Rojos) Se toma una muestra de sangre (3mL) de un voluntario, se adiciona anticoagulante y es depositada en un tubo de ensayo para hacer más fácil la extracción de la muestra. SOLUCIÓN
CONCENTRACIÓN
NaCl
0.1-0.15-0.22M
KCl
0.1-0.15-0.22M
Sacarosa
0.28-0.5-0.05M
Placa de control: Se toma una pequeña cantidad de sangre y se deposita sobre el cubreobjetos, con la ayuda de un estilete se esparce la sangre en espiral, hasta obtener una película muy delgada la cual pueda ser atravesada por la luz; ya que si la capa de sangre es muy gruesa es muy difícil identificar un conjunto reducido de eritrocitos.
Control N° 1 Eritrocitos Humanos: No se observa alteración alguna en la estructura de los eritrocitos, las membranas están intactas sin deformaciones, el color es normal y no hay pliegues en la superficie. Los eritrocitos se deforman con cualquier cambio en la concentración de medio donde se encuentren, por lo que es recomendable montar la placa en el menor tiempo posible, evitando dejar burbujas o mover el cubreobjetos de forma brusca ya que se pueden dañar las membranas y proceder a la observación inmediata en el microscopio.
Eritrocitos con Sacarosa (0.28-0.5-0.05M) ✔
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Eritrocitos + Sacarosa (0.28M): Hay un aumento en la presión interna, con deformación en la membrana, pasando de una forma aplanada a hinchada, en cuestión de segundos se le contabilizo el tiempo a un eritrocito el cual fue posible ver mientras se deformaba, el proceso tomó 35 segundos.
Eritrocitos + Sacarosa (0.5M): En el momento de la observación luego de 26 segundos, se observa un poco de
encogimiento y arrugamiento del eritrocito, lo cual nos da e entender que la membrana está sufre por la solución, pasados 75 segundos lo que podemos observar es que la mayoría de los eritrocitos se encogieron.
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Eritrocitos + Sacarosa (0.05M): En la observación luego de 11 segundos, se nota una total deformación y destrucción de la membrana, debido a la concentración de la solución, pasados 65 segundos hay una destrucción masiva de eritrocitos.
SOLUCIÓN Sacarosa [M] 0.2 8
0.5
0.0 5
Hipertónica hipotónica Isotónica
Eritrocitos + NaCl (0.1-0.15-0.22M) ✔
Eritrocito + NaCl (0.1M): a los 30 segundos de haber adicionado esta concentración fueron aumentaron su volumen natural,
pasados 60 segundos todos los eritrocitos aumentaron su volumen y unos pocos explotaron.
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Eritrocito + NaCl (0.15M): observamos que al adicionarle esta concentración a los 35 segundos, no se produjo mucho efecto en los eritrocitos, a los 1.12 segundos se observó y se notó que no hubo ningún cambio.
Eritrocito + NaCl (0.22M): vemos que al adicionar esta concentración en 10 segundos, los eritrocitos empiezan a sufrir encogimiento y a los 65 segundos pierden su volumen natural y se comprimen totalmente.
Eritrocitos + KCl (0.1-0.22-0.15M)
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Eritrocitos + KCl (0.1M): a los 20 segundos, después de haber adicionado esta concentración los eritrocitos fuero aumentaron su volumen natural y los 70 segundos vemos que se hincharon.
Eritrocitos + KCl (0.22M): aproximadamente a los 10 segundos los eritrocitos pierden su forma o estado normal y pocos segundos después (65s) vemos que se arrugan.
Eritrocitos + KCL (0.15M): al adicionar la solución a los 15 segundos vemos que los eritrocitos no se presentaron cambios en su forma, a los siguientes 60 segundos vemos que los eritrocitos permanecieron normales.
CONCLUSIONES •
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Los cambios en la presión interna son mucho más rápidos en los eritrocitos que en las células vegetales. El 50% de las soluciones son hipotónicas, mientras que 35% son hipertónicas y solo el 15% son isotónicas.
BIBLIOGRAFIA •
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Curtis, Helena, 2008, Biología Curtis, Buenos Aires, Argentina. Edicion 7a Editoria Medica Panamericana, Pág. 64r. www.wikipedia/imagenes/osmosisinversa-eritrocitoselodeacanadiensis/april04-04-11/.com/Hpttpdeg. www.worldbiology.com/osmosisinversa/osmosisenlaindustria.com
