PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR PDF

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INFORME COMPLETO -PRACTICA 3 DE LABORATORIO
PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR...

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Universidad Norbert Wiener

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA

Biología Celular y Molecular Práctica N° 3 PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR Integrantes:

Ciclo: 2020-01 Sección: MD1N4 Docente: César Abram Cruz Castellón Fecha de realización de la práctica: 16-06-20 Fecha de entrega del informe: 26- 06- 20

I.

INTRODUCCIÓN:

La célula posee una estructura que la delimita, y le permite una cierta selectividad cuando se trata del ingreso y salida de moléculas, esta estructura se denomina

Universidad Norbert Wiener membrana celular o también llamada membrana plasmática. Esta membrana se encuentra en células procariotas y eucariotas. Esta membrana posee las siguientes características: fluida, semipermeable, dinámica, asimétrica, selectiva y posee potencial eléctrico. Está compuesta por: una bicapa lipídica (fosfolípidos) y proteínas en su mayoría. (1) Entre las funciones de la membrana plasmática tenemos el reconocimiento de señales de otras moléculas y otras células, esto gracias a los receptores de membrana; brindarle protección externa a la célula; preservar la presión osmótica; motilidad en células y permitir el intercambio de moléculas de forma interna o externa. La tendencia que poseen todos los organismos frente la homeostasis y las diferencias de concentración de solutos, de esta forma el agua se desplaza hacia zonas donde la concentración relativa de solutos es mayor. (2) Además, las membranas poseen permeabilidad, lo cual básicamente es un proceso básico de difusión simple en el cual se da el traslado de un soluto de un lugar de mayor concentración a uno de menor concentración, a la vez teniendo en cuenta la permisividad o permeabilidad selectiva de dichas membranas. La célula requiere establecer continuo contacto con el medio exterior que lo rodea o bien eliminado las sustancias de desecho o permitiendo el ingreso de otras a través de la membrana, también el movimiento de moléculas disueltas en los fluidos y en el agua ocurre tanto por transporte pasivo como que el que requiere energía, a este proceso se le conoce como “ósmosis”. Pero, ¿qué es la ósmosis?, la ósmosis es un mecanismo de transporte por las membranas, permite la disfunción de agua a través de una membrana con permeabilidad diferencial, esto significa que la membrana es más permeable al agua que a los solutos disueltos. Asimismo, podemos encontrar fenómeno de “tonicidad”, que es la capacidad de una solución extracelular de mover el agua hacia dentro o hacia afuera de una célula, este proceso está directamente relacionado con la osmolaridad. Cuando las soluciones poseen osmolaridades diferentes son separadas por la membrana permeable al agua, pero no al soluto, y como ya habíamos mencionado, el agua se moverá desde el lado con menor osmolalidad hacia el lado contrario, es decir, es

Universidad Norbert Wiener lado con mayor osmolaridad. Para esta reacción, la solución puede resultar en tres casos: hipotónico, isotónico e hipertónico. (3). En el caso Hipotónico, el líquido extracelular tiene una menor osmoralidad que el líquido al interior de la célula, y el flujo de agua se irá al interior de la célula. En el caso Isotónico: el líquido extracelular tiene la misma osmolaridad que la célula, y no habrá ningún cambio en cuanto a la dirección que tomará el agua, es decir, hacia dentro o fuera de la célula. En el caso Hipertónico: el líquido extracelular tiene una mayor osmolaridad que el citoplasma de la célula, y el agua abandonará la célula para dirigirse a la región con mayor concentración de soluto. (4).

II.

OBJETIVOS

● Observar e identificar el efecto de osmosis/concentración a través de las membranas celulares sobre las células animal y vegetal (huevo y papa). ● Comprender y diferenciar el comportamiento de permeabilidad, determinando si las células son hipotónicas, isotónicas o hipertónicas. ● Calcular la osmoralidad en las diferentes soluciones.

III.

MATERIAL Y MÉTODO

Laminillas y láminas, 3 pipetas pasteur, solución de NaCl al 0.9% (isotónica), solución de NaCl al 0.2% (hipotónica), solución de NaCl al 5 % (hipertónica), lancetas de punción, hojas de Elodea y catáfilo de cebolla, microscopio compuesto y agua destilada.

IV.

PROCEDIMIENTO

4.1.

Demostración del proceso de difusión y ósmosis con la papa:

Universidad Norbert Wiener Primero se lavó una papa y utilizando un cuchillo se cortaron tres cuadritos del mismo tamaño y del mismo grosor. Luego sobre una hoja de papel bond y con un marcador se dibujó el contorno de cada trozo de papa y cada cuadrado dibujado se numeró. También se pesó cada trozo de papa. Luego se le asignó a cada trozo de papa un vaso numerado con el mismo dígito que el de la papa.

Después a cada vaso se le agregó 100 ml de agua hervida con la ayuda de una jeringa para una medición de volumen exacto.

Universidad Norbert Wiener En el vaso 2 se agregó 1 gramo de sal (equivalente a la cuarta parte de una cucharadita) y en el vaso 3 se agregó 20 gramos de sal (equivalente a 3 cucharaditas llenas de sal). En el vaso 1 no se agregó nada. Finalmente se disolvió con la ayuda de la misma cucharita. Con una pinza se colocó cada rebanada de papa en su vaso correspondiente, nos aseguramos que estos se encuentren sumergidos y esperamos 30 minutos.

Cuidadosamente retiramos cada rebanada de papa con la ayuda de una pinza.

Luego cada una de estas se puso sobre papel higiénico para que sequen.

Universidad Norbert Wiener Finalmente se colocó cada rebanada en los cuadros dibujados anteriormente y se comparó los tamaños de cada rebanada, también se anotó el peso final para compararlo con el peso inicial.

4.2.

Demostración del proceso de difusión y ósmosis con el huevo:

Previamente, con 60 horas de anticipación, se colocaron tres huevos en un recipiente lleno de vinagre y se dejó reposar hasta el día de la práctica.

Universidad Norbert Wiener Luego de todo ese tiempo transcurrido se lavaron los huevos usando guantes, teniendo cuidado de no quebrarlos.

Se secaron los huevos con papel higiénico, luego se procedió a pesar los huevos y se anotó.

Se rotularon tres envases graduados con el dígito correspondiente a cada huevo.

Universidad Norbert Wiener En el recipiente 1 se colocaron 200 ml de agua hervida y se agregó 35 gramos de sal (equivalente a 5 cucharaditas llenas de sal) y se mezcló con la ayuda de una cucharita.

En el envase 2 solo se colocaron 200 ml de agua hervida.

En el envase 3 no se agregó nada. Luego se colocó en los envases su huevo correspondiente y se dejó reposar tres días.

V. 5.1.

RESULTADOS Demostración del proceso de difusión y ósmosis con la papa:

Universidad Norbert Wiener En esta imagen se puede apreciar el resultado de todo el experimento. •

La papa 1 que estuvo solo en una solución de 100 ml de agua hervida (medio hipotónico) aumentó de tamaño y de peso, eso se puede ver reflejado porque cubre parte del contorno previamente dibujado y en la balanza marca un peso mayor a la inicial.

•

La papa 2 que estuvo en una solución de 100 ml de agua hervida combinado con 1 gr de sal (medio isotónico) no aumentó ni de tamaño ni de peso, eso se ve reflejado en que la papa encaja perfectamente en el contorno previamente dibujado y en la balanza no registró ningún cambio de peso con respecto al inicial.

•

La papa 3 que estuvo en una solución de 100 ml de agua hervida combinado con 20 gr de sal (medio hipertónico) disminuyó considerablemente de tamaño y de peso, eso se ve reflejado porque se logra ver el contorno previamente dibujado y en la balanza el peso disminuyó con respecto al peso inicial.

Todo esto ocurre por el proceso de osmosis que es una difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua a través de una membrana semipermeable; la dirección de esta va desde la solución más diluida a la más concentrada. Por eso la papa que está en diferentes tipos de medios (hipertónico, isotónico, hipotónico) varía o no en cuanto a su forma y peso. • • •

La papa 1 aumentó su tamaño porque parte del líquido del medio en que se encontraba (más diluido) entró a sus células (más concentrada). La papa 2 no varió en su tamaño porque el medio en que se encontraba estaba igual de concentrado que sus células. La papa 3 disminuyó su tamaño por que el líquido intracelular de sus células (más diluido) salió al medio en que se encontraba (más concentrado).

Tabla 1. Resultados del proceso de difusión y ósmosis con la papa

Universidad Norbert Wiener Solución Agua hervida

Tamaño inicial >;< ó = Tamaño final T. inicial < T. final

1 g/100 ml de sal (1%)

T. inicial = T. final

20 g/100 ml de sal (20%)

T. inicial > T. final

5.2.

Pesos

Tipo de solución

P. inicial < P. Hipotónica final P. inicial = P. Isotónica final P. inicial > P. Hipertónica final

Demostración del proceso de difusión y ósmosis con el huevo:

Luego de los 3 días que dejamos al huevo sumergido en diferentes soluciones, se sacó cada uno de estos con cuidado y se puso sobre papel higiénico para pesarlos inmediatamente, también con el uso de una jeringa graduada se midió el volumen de cada uno de los envases, todos los datos obtenidos están en la Tabla 2, todos los resultados se vieron influenciados por el proceso de Osmosis. •

El huevo 1 teóricamente debió encogerse y el volumen de la solución en la que se encontraba sumergido aumentó, todo esto debido a que el medio era hipertónico causando que el Líquido Intracelular del huevo (más diluido) salga y se mueva al Líquido Extracelular (más concentrado).

•

El huevo 2 aumentó de tamaño y el volumen del envase disminuyó, todo esto debido a que el medio era hipotónico causando que el Líquido Extracelular (más diluido) se mueva al Liquido Intracelular del huevo (más concentrado).

•

El huevo 3 no evidenció ningún cambio en cuanto a su peso y volumen del envase, debido a que no se puso en ninguna solución causando así que su medio sea Isotónico.

Universidad Norbert Wiener Tabla 2. Resultados del proceso de difusión y ósmosis con la papa Solución Peso inicial Peso final Volumen inicial Volumen final

VI.

Huevo 1 92,7 gr. 105,9 gr. 200 ml. 204 ml.

Huevo 2 97,8 gr. 111,7 gr. 200 ml. 194 ml.

Huevo 3 94,7 gr. 94,7 gr. -

CUESTIONARIO:

• Las amebas y los protozoarios son organismos que viven en agua dulce y poseen vacuolas contráctiles. Investigue ¿cuál es la función que cumplen estas estructuras en los organismos mencionados? Algunos son autótrofos, siendo organismos fotosintéticos. Otros heterótrofos o ambos se pueden alimentar de algas, bacterias y de los mismos protozoarios; de esta manera también participan en nuestra cadena alimenticia. • ¿Qué efecto observó en las células al colocarlas en una solución hipertónica? La hipertónica proviene del griego "hiper", que significa más, y "tonos", que significa estiramiento. En una solución hipertónica, la concentración molar total de todas las partículas de soluto disuelto es mayor que la de otra solución, o mayor que la concentración en una célula. Si las concentraciones de solutos disueltos son mayores fuera de la célula, la concentración de agua afuera es correspondientemente menor. Como resultado, el agua dentro de la celda fluirá hacia afuera para alcanzar el equilibrio, haciendo que la celda se encoja. A medida que las células pierden agua, pierden la capacidad de funcionar o dividirse. Los entornos hipertónicos, como las salmueras concentradas o los jarabes, se han utilizado desde la antigüedad para la conservación de alimentos porque las células microbianas que de otro modo causarían deterioro se deshidratan en estos entornos muy hipertónicos y no pueden funcionar.

• ¿Por qué se dice que la membrana tiene permeabilidad selectiva? La membrana celular es selectivamente permeable, lo que significa que solo permite que ciertas cosas entren y salgan. La estructura de la bicapa de fosfolípidos evita que cosas al azar se deslicen a través de la membrana, y las proteínas actúan como puertas, permitiendo que las cosas correctas entren y salgan. Si piensa en nuestra analogía de construcción, esto puede ser algo muy importante. No querrías que cualquiera entrara y saliera de la Casa Blanca, por ejemplo. Es importante tener guardias que determinen quién está permitido y quién no. Una célula es un ser vivo y necesita el equilibrio justo de nutrientes y agua, llamada homeostasis. La permeabilidad selectiva de la membrana permite que la célula permanezca en la homeostasis.

Universidad Norbert Wiener • ¿Por qué se dice que la bicapa de la membrana constituye una barrera natural? La bicapa lipídica es la estructura de la membrana celular y que le confiere la característica de ser semipermeable, es decir, el paso de sustancias desde el espacio extracelular al intracelular está limitado y sólo unas pocas sustancias difunden libremente. La naturaleza lipídica de esta membrana constituye un mecanismo que impide la entrada de sustancias hidrofílicas, pero favoreciendo la entrada de las hidrofóbicas. Es una barrera natural que tiene la célula para impedir el ingreso de sustancias o moléculas extrañas. • ¿Cuáles con los factores que afectan la velocidad de difusión a través de la membrana celular? Las moléculas se mueven constantemente de manera aleatoria a una velocidad que depende de su masa, su entorno y la cantidad de energía térmica que poseen, que a su vez es una función de la temperatura. Este movimiento explica la difusión de las moléculas a través del medio en el que están localizadas. Una sustancia tenderá a moverse en cualquier espacio disponible hasta que se distribuya de manera uniforme a través de ella. Después de que una sustancia se haya difundido completamente a través de un espacio eliminando su gradiente de concentración, las moléculas aún se moverán en el espacio, pero no habrá un movimiento neto del número de moléculas de un área a otra. Esta falta de un gradiente de concentración en el que no hay movimiento neto de una sustancia se conoce como equilibrio dinámico. Varios factores afectan la velocidad de difusión de un soluto, incluida la masa del soluto, la temperatura del ambiente, la densidad del solvente y la distancia recorrida 6.1 Cuadro de Factores que afectan la difusión

FACTORES QUE AFECTAN LA DIFUSIÓN EXTENSIÓN DEL GRADIENTE CONCENTRACIÓN:

MASA DE DIFUSIÓN:

LAS

TEMPERATURA:

MOLÉCULAS

Cuanto mayor es la diferencia de DE concentración, más rápida es la difusión. Cuanto más se acerca la distribución del material al equilibrio, más lenta se vuelve la velocidad de difusión. Varios factores afectan la velocidad de EN difusión de un soluto, incluida la masa del soluto, la temperatura del ambiente, la densidad del solvente y la distancia recorrida las temperaturas más altas aumentan la energía y, por lo tanto, el movimiento de las moléculas, lo que aumenta la velocidad de difusión. Las temperaturas más bajas disminuyen la energía de las moléculas, disminuyendo así la velocidad de difusión.

Universidad Norbert Wiener a medida que aumenta la densidad de un disolvente, disminuye la velocidad de difusión. Las moléculas se ralentizan porque les resulta más difícil atravesar el medio más denso. Si el medio es menos denso, aumenta la difusión. Debido a que las células utilizan principalmente la difusión para mover materiales dentro del citoplasma, cualquier aumento en la densidad del citoplasma inhibirá el movimiento de los materiales. Un ejemplo de esto es una persona que experimenta deshidratación. A medida que las células del cuerpo pierden agua, la velocidad de difusión disminuye en el citoplasma y las funciones de las células se deterioran. Las neuronas tienden a ser muy sensibles a este efecto. La deshidratación con frecuencia conduce a la pérdida del conocimiento y posiblemente al coma debido a la disminución de la velocidad de difusión dentro de las células. SOLUBILIDAD: Como se discutió anteriormente, los materiales no polares o solubles en lípidos pasan a través de las membranas plasmáticas más fácilmente que los materiales polares, lo que permite una velocidad de difusión más rápido. ÁREA DE SUPERFICIE Y GROSOR DE El área de superficie aumentada aumenta la LA MEMBRANA PLASMÁTICA: velocidad de difusión, mientras que una membrana más gruesa la reduce.

DENSIDAD DEL DISOLVENTE:

DISTANCIA RECORRIDA:

Cuanto mayor es la distancia que debe recorrer una sustancia, más lenta es la velocidad de difusión. Esto coloca una limitación superior en el tamaño de la celda. Una célula grande y esférica morirá porque los nutrientes o los desechos no pueden alcanzar o salir del centro de la célula. Por lo tanto, las células deben ser de tamaño pequeño, como en el caso de muchos procariotas, o ser aplanadas, como con muchos eucariotas unicelulares.

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VII.

CONCLUSIONES:

• • •

VIII.

Se observó e identifico el efecto de osmosis sobre las células animales y vegetales (en este caso papa y huevo). Se comprendió y diferencio la permeabilidad determinando que células eran Hipotónicas, isotónicas e hipertónicas. Se calculó la osmoralidad en las diferentes soluciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Clar C, Scian A, Aglietti E. Estudio del Envejecimiento del Gel de Acetato Básico de Aluminio y su Influencia en la Permeabilidad de las Membranas Obtenidas. Revista Materia. 2005 Marzo; 10(1):185-191p. 2. Garcia A, Gómez D, Lopez A. Permeabilidad de gases en membranas de zeolita ZSM-5. Revista Afinidad. 2012 Diciembre;70(561).41-45p. 3. Sanchez A, Peña C, Trejo C. Permeabilidad de las membranas radicales de plántulas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) silvestre y domesticado bajo déficit de humedad. Interciencia. 2003 Octubre; 28(10).597-603p.

4. Zapata Montoya J.Efecto de la limpieza química en la permeabilidad de membranas cerámicas de ultrafiltracion.[Tesis doctoral].España: Universidad de Granada;2006....