Difusión y osmosis en la célula PDF

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Experimento de cubos de agar con fenolftaleína y tubos de diálisis simulando el comportamiento de la membrana celular utilizando diversas sustancias para su observación y análisis...

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Universidad de Concepción Departamento de Biología Celular Facultad de Cs. Biológicas

Informe de laboratorio Biología Celular “Difusión y Osmosis”

Integrantes: Carolina Durán Edgardo Diaz Noelia Rosales Fabio Rozas Fecha: 4 de mayo del 2020 Profesora: María de los Ángeles García

Introducción: La difusión es el movimiento neto de partículas de un área de mayor concentración a una de menor concentración, las moléculas se distribuyen uniformemente creando un equilibrio dinámico. El cambio gradual de concentración entre las dos áreas se denomina gradiente de concentración, en el caso de la difusión se denomina a favor del gradiente ya que no requiere energía. La osmosis, por otro lado, supone una difusión simple a través de la membrana. Ambos conceptos son fundamentales para explicar cómo el agua y otros materiales necesarios para las células se transportan a través de las membranas. Dependiendo de la concentración relativa de soluto de soluciones preparadas por las membranas semipermeables, las podemos denominar en Hipotónicas, Isotónicas e Hipertónicas. Esto puede afectar al movimiento del agua en el interior o exterior de la célula, y a su vez esto también puede afectar la forma de ellas. En el caso del medio hipotónico, la concentración de solutos es mayor al interior de la célula que en su exterior, haciendo que aumente el volumen y expanda su membrana. En el caso del medio isotónico, la concentración de solutos es la misma tanto dentro como fuera de la célula. En este medio, la célula no presenta ningún cambio morfológico. En el caso del medio hipertónico, la concentración de solutos es mayor en el exterior de la célula que en su interior. Esto hace que la célula pierda su volumen y comienzan a “achurrarse” (es decir, disminuye su grosor). El movimiento de partículas en relación con los organismos pluricelulares es importante, ya que estas reacciones están presentes en la respiración celular, transporte de nutrientes, alimentación, entre otros. En esta investigación, se observará dos experimentos relacionado a la difusión y ósmosis. La primera consiste en la reacción de cubos de agar con fenolftaleína y ácido clorhídrico, detallando el cambio de pH desde el estado “básico” a uno “ácido”. La segunda consiste en cuatro tubos de diálisis rellenados con solución de almidón, cloruro de sodio, dextrosa y agua destilada, respectivamente. Esto explica el movimiento de moléculas a través de una membrana semipermeable.

Hipótesis: Experimento “Cubos de agar”: ● Hipótesis experimental: En el experimento del cubo de agar, El ácido se difundirá al centro de la pequeña célula más rápido que las células medianas o grandes. ● Hipótesis neutra: En las células pequeñas, medianas y grandes el ácido se difundirá al mismo tiempo hacia su interior. Experimento “Tubos de diálisis”: ● Hipótesis experimental: Algunos de los solutos serán capaces pasar por el tubo de membrana de la diálisis y otros no. ● Hipótesis nula: No habrá diferencia en su habilidad de difundirse por el tubo de membrana de diálisis entre los solutos.

Objetivos: ● Analizar los principios de difusión y ósmosis mediante dos modelos de células: un cubo de agar y un tubo de diálisis. ● Demostrar la relación entre el tamaño de las células y su velocidad de difusión. ● Comprobar que la membrana plasmática es selectiva de acuerdo con el tamaño de las partículas que se presentan

Materiales: ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Placas de Petri Espátula Regla Vidrio de reloj Varilla de vidrio Cronómetro Guantes Termómetro Toallas de papel Calibrador vernier Bandeja de vidrio Tubos de ensayo Vasos precipitados Mechero

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pinzas Balanza Placa caliente Pipetas Tubos de diálisis Etanol al 95% Yodo Agua destilada (H2O) Hidróxido de sodio (NaOH) Solución de Ácido clorhídrico (HCl) Agar-Agar en polvo Almidón Polvo de dextrosa Reacción de Benedicto

Métodos: ● Preparación de los cubos de agar: En primer lugar, se prepararon tres soluciones bases para realizar el experimento: 1. A la primera solución base se agregó un gramo de fenolftaleína a un vaso precipitado con 100 mililitros de etanol al 95%. 2. A la solución básica para el agar en un vaso con 80 ml de agua se mezcló con 0,4 gramos de hidróxido de sodio hasta que el solvente se disolviera, llevar la disolución obtenida a 100 mililitros para obtener una solución de 0,1 molar. 3. Y para la tercera solución, de ácido difusor, se agregaron 25 mililitros de ácido clorhídrico a 475 mililitros de agua. Para la preparación de agar con fenolftaleína se disolvieron 20 gramos de agar deshidratado en 1 litro de agua, luego se calentó la solución hasta que hirviera. Después se dejó enfriar a 55 ºC y se agregaron 10 ml de la primera solución. En una bandeja de vidrio se vertió la disolución anterior y se llevó a refrigeración hasta que el agar estuviera fijo. Para el baño de difusión se cortó el agar en tres cubos de medida 1 cm, 2cm y 3cm respectivamente. Se agregaron 100 ml de solución de ácido clorhídrico 0,1M a tres matraces de 400 mililitros cada uno. Después se incorporó cada cubo al mismo tiempo a cada matraz y se esperó hasta que se volvieran muy claros (o por 10 minutos) y finalmente se removió cada cubo de su matraz con las pinzas para llevarlo a una placa petri, donde se midió con el calibrador vernier cuál de los cubos se volvió más claro o tuvo el mayor residuo. Se repitió el procedimiento anterior, pero con tres bloques rectangulares de largo 4cm, 3cm y 4cm; ancho 1cm, 2cm y 2 cm; y alto 1cm, 2cm y 3cm respectivamente.

● Preparación de los tubos de diálisis: Primero se añadió 250 ml de agua destilada a 4 vasos precipitados, previamente numerados del 1 al 4, y al primero de ellos se le añadió 0,5 ml de yodo. Se cortó un tubo de diálisis en trozos de 20 cm y se remojaron en agua destilada (con 20% de etanol para prevenir crecimiento de bacterias) para luego almacenarlos a 4ºC. Se prepararon las soluciones que van al interior de los tubos de diálisis, primero se hizo una disolución de almidón al 1% , en un vaso precipitado con 500 mililitros de agua destilada se agregaron 10 gramos de almidón soluble sobre una plaza de agitación magnética.Después

de que el soluto de disolviera se llevó el volumen final de la solución hasta alcanzar un litro con agua. Para la preparación de un molar de cloruro de sodio y uno de dextrosa molar se incorporaron 58,4 gramos de cloruro de sodio en 180,2 gramos de polvo de dextrosa, luego, se llevó la solución hasta un litro con agua destilada. Se retiraron los tubos de la bandeja de vidrio uno a uno y se les ató uno de los extremos, luego se procedió a introducir 10 ml de solución de almidón al primer tubo; al segundo tubo se le introdujo 10 ml de cloruro de sodio, al tercero solución de dextrosa y al cuarto 10ml de agua destilada, y se amarró el otro extremo de los tubos, dejando un poco de espacio libre en el interior de ellos, se pasaron en una balanza y se dejaron en toallas de papel. Se limpió el exterior de cada tubo con agua para no dejar residuos de las soluciones que se encuentran en el interior y se introdujo cada tubo en su correspondiente matraz por una hora a temperatura ambiente. Pasado el tiempo determinado, se retiraron los tubos de diálisis de los vasos precipitados y fueron pesados nuevamente y dejados en toallas de papel frente a los vasos en los que estuvieron sumergidos para notar diferencias en el color de las soluciones de los vasos y los tubos.

● Prueba de Benedicto: Para la prueba con reactivo de Benedicto, se preparó un baño de agua en un matraz de 600 mililitros con 250 ml de agua y luego se llevó a calentar en una placa caliente. Después se agregaron un mililitro de solución de los matraces de agua y dextrosa en dos tubos de ensayo respectivamente. A cada uno se le agregaron 2 mililitros de agente benedicto y se llevaron al agua hirviendo por 3 a 5 minutos.

Resultados: Tabla 1: Longitud del lado Cell 1 Cell 2 Cell 3

1 2 3

Área de superficie (cm²) 6 24 54 os de agar”

Volumen (cm³) 1 8 27

Área de superficie: Volumen 6 3 2

Tabla 2: Longitud Anchura Altura Área de Volumen Área de superficie: superficie (cm²) (cm³) Volumen Cell 1 4 1 1 18 4 4,5 Cell 2 3 2 2 32 12 2,7 Cell 3 4 2 3 52 24 2,2 (Relación de las tres células “cubos de agar” respecto a largo, ancho, alto, área de la

Tabla 3: Tubo

Peso inicial (g)

Peso final (g)

Cambio en masa

1 (Almidón) 10.49 11.08 0.59 2 (NaCl) 10.93 12.16 1.23 3 (Dextrosa) 11.35 13.48 2.11 4 (H₂O) 11.20 12.77 1.57 (Relación de los tubos de diálisis respecto a su peso y su cambio de masa)

Tabla 4:

Discusión:

Bibliografía: . (). diffusion and osmosis. Jove Recuperado de https://www.jove.com/science-education/10564/diffusion-and-osmosis (). Fenolftaleína. Wikipedia Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna . (). Reacción de Benedict. Wikipedia Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_Benedict . (). Diálisis. Wikipedia Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%A1lisis .().Indicadores ácido-base. Química la guía Recuperado de https://quimica.laguia2000.com/general/indicadores-acido-base .() Dializadores y membranas de hemodiálisis. https://www.nefrologiaaldia.org/es-articulo-dializadores-membranashemodialisis-169

Anexos: 1.

¿Qué función cumple la fenolftaleína en el experimento? ¿Por qué esa y no otra? R: La fenolftaleína es un compuesto químico que se obtiene por la reacción de fenol y el anhídrido ftálico en presencia de ácido sulfúrico. Se utiliza como indicador de pH, en soluciones ácidas es incoloro con un pH de 8,2 y en soluciones básicas toma un color rosado intenso con pH=10, tiene punto de fusión de 254 ºC. En el experimento se utiliza este indicador ya que tiene combinación de un color intenso y uno incoloro y tiene un intervalo de viraje 8,3 a 10,0, en el cual se produce un cambio de color, cuanto más pequeño es su intervalo, se produce de forma más clara el cambio de color.

2. ¿Qué material se utilizó para construir tubos de diálisis? Busque información sobre su composición, porosidad, permeabilidad, etc. ¿qué otros materiales se pudieron haber utilizado y por qué? R: De acuerdo con lo detallado en el video, el tubo de diálisis está compuesto de una fina capa de material que contiene agujeros de varios tamaños o poros. Los solutos pequeños pasan a través de la membrana, pero esta bloquea el paso de grandes sustancias (por ejemplo, eritrocitos y grandes proteínas). Las membranas se pueden clasificar en sintéticas, celulósicas o celulósicas modificadas. La celulósicas están compuestas de cadenas de polisacáridos con grupos hidroxilo y su poro es el de menos tamaño, las celulósicas modificadas contienen triacetato de celulosa que le da su alta permeabilidad. La sintéticas que poseen una matriz esponjosa central tienen alta permeabilidad y pueden estar constituidas de polisulfona, poliamida, PMMA, poliestersulfona, poliarileter -sulfona, poliacrilonitrilo, helixona, entre otras. Este tipo es el que tiene el mayor tamaño del poro.

3. ¿Existe una relación directa de la forma/tamaño de la célula con respecto a su permeabilidad? R: Con respecto a la permeabilidad de la célula, no cambia dependiendo del tamaño de la célula si no de la molécula que pasa por la membrana, por ejemplo, el almidón pasa con mayor dificultad ya que es una molécula grande en comparación con NaCl y por ello la membrana es menos permeable, es decir la permeabilidad depende del tamaño del soluto. Y el tamaño de la célula está relacionado con la velocidad de difusión de las moléculas, a mayor tamaño, las moléculas pasan más lento y a menos tamaño las moléculas pasan más rápido por la membrana plasmática. 4. ¿En qué consiste la prueba de Benedicto? ¿Por qué fue útil para este experimento? R: La prueba de Benedict consiste en la identificación de azúcares reductores, de acuerdo con la reducción de Cu2+ a Cu+ en un medio básico. Si la prueba es negativa o positiva nos informa de las propiedades del azúcar, si la reacción es positiva aparece un precipitado rojo y si la cantidad de azúcar es pequeña puede aparecer un color más anaranjado. La prueba de Benedicto se usó para demostrar si el azúcar puede pasar por la membrana “celular” al agua del matraz....