lab de fisiologia n° 3

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Osmosis

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Page 1: Lab de fisiologia n° 3

INTRODUCCIÓN

Para todos los organismos del reino Plantae, la pared celular es una estructura

común que varía en su composición y morfología dependiendo de la especie, esta

estructura corresponde a un tipo de membrana perteneciente a la célula del

organismo que actúa como una membrana semi permeable selectiva a algunas

sustancias respecto al medio externo. La pared celular les permite a las células

acumular solutos en su protoplasto a concentraciones mayores que las presentes

en el medio externo, en estas condiciones el agua tenderá a entrar en el

protoplasto por ósmosis, provocando un aumento de volumen por la elasticidad

de la membrana plasmática. El aumento de volumen está limitado por la pared

celular que debido a su resistencia mecánica ejerce una presión sobre el

protoplasto que equilibra los potenciales hídricos entre la célula y el medio

externo. Sin embargo, estos movimientos de solutos o moléculas de agua hacia el

interior de la célula o fuero de ella están regulados tanto por mecanismos propios

de la célula como por los niveles de concentración o gradientes de las sustancias,

es aquí donde el estudio de estos fenómenos permite observar el correcto

funcionamiento de la estructura celular y los gradientes presentes tanto en ella

como en el medio.

1. OBJETIVOS

General

Estudiar los fenómenos relacionados con los gradientes de concentración en

tejidos vegetales

Específicos

Reconocer la ósmosis y la difusión y la diferencia entre ambos fenómenos.

Analizar los cambios presentados a nivel celular al ser sometidas las estructuras a

diferentes concentraciones de una sustancia.

Observar la actividad osmótica de la sacarosa en comparación con la de almidón

que es una sustancia coloidal.

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2. MARCO TEÓRICO

La célula es un sistema abierto que intercambia materia con su medio a través de

una membrana y sumergido a su vez en una solución acuosa de iones. Cuando se

trata de un organismo vegetal, en el interior de sus células se encuentra el

citoplasma que es una solución acuosa cuyos solutos producen efectos osmóticos.

La importancia de la descripción osmótica de la célula radica en que este

mecanismo describe el intercambio de solvente de la célula con la solución en la

que se haya sumergido.

El intercambio de solutos ha llevado a considerar un proceso de diferente

naturaleza a los termodinámicos, denominado "transporte activo". Además, por la

presencia de iones como parte de los solutos, el fenómeno osmótico se ve

modificado por el efecto Donnan, que se ha incorporado a la teoría termodinámica

de los procesos de transporte, gracias a que tal efecto está representado por

potenciales, cuya formulación electrostática modifica el potencial químico, y por lo

mismo es capaz de contrarrestar los efectos de presiones y concentraciones. Por

consiguiente, el equilibrio puramente mecánico se altera por la presencia de un

potencial electrostático, al grado que es posible el equilibrio entre dos soluciones a

iguales presiones y con diferente concentración de iones.

La aplicación de los conceptos termodinámicos a la pared celular pone de

manifiesto una dificultad conceptual que se origina en la aplicación de conceptos

macroscópicos a nivel de la escala celular.

La pared celular es una frontera con un espesor de alrededor de más o menos

trescientos Angstroms. En esta dimensión no es posible definir una temperatura o

una presión, debido a que los procesos involucran un pequeño número de

moléculas. No se puede hablar ni siquiera de mil moléculas en una porción de la

pared; mientras que los procesos hidrodinámicos reportan más de mil billones de

moléculas.

No obstante esta dificultad, no es de extrañar los casos en que los conceptos

macroscópicos siguen utilizándose en una escala de pocas moléculas, por

ejemplo, la hidrodinámica de capilares sigue siendo válida en la descripción de

datos experimentales en radios del orden de unas cuantas docenas de moléculas.

La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana que permite el paso

de agua pero que impide el movimiento de la mayoría de los solutos; se dice

entonces que esta membrana es selectivamente permeable. La ósmosis da como

resultado la transferencia neta de agua de una solución que tiene un potencial

hídrico mayor a una solución que tiene un potencial hídrico menor.

Todas las células controlan de forma muy específica la composición de su medio

interno. Ese control es la suma de distintos mecanismos, unos pasivos y otros de

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control activo. La pared celular es la encargada de regular el intercambio de

sustancias entre el interior de la célula y el medio externo.

La membrana celular además de delimitar y proteger las células se encarga d

transportar diferentes sustancias químicas.

Existen diferentes tipos de transporte, dependiendo de la naturaleza de las

sustancias transportadas y de la cantidad en que se encuentren, dentro o fuera de

las células.

A escala celular se reconocen 2 tipos de transporte: el pasivo y el activo. El

transporte pasivo es el movimiento de moléculas a través de los poros de la

membrana celular, desde una zona de alta concentración a otra de menor

concentración; el proceso no implica gasto de energía. La difusión y osmosis son

ejemplo de este tipo de transporte. La difusión es el movimiento de moléculas de

una sustancia a través de la membrana desde una zona de mayor concentración

de moléculas a una de menor concentración. La osmosis es el movimiento de

moléculas de agua a través de una membrana semipermeable.

3. PROCEDIMIENTO

- Demostración de la actividad de la sacarosa y del almidón

Dos zanahorias grandes Un hueco cónico (3-4 cms)

Se llena con

Se realiza un soporte vertical

Sacarosa Almidón

Se realizan observaciones a las ½, 2 horas, 1, 2, 3 días

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- Difusión y precipitación

Se cortan dos tubos de celofán de aproximadamente 10 cms

Se cierran herméticamente Se lavan cuidadosamente

Cada uno lleno de

Almidón al 2% Agua Introducir en disolución de I2

Cada uno en un frasco cerrado con rosca por separado

Se mantienen los frascos en la oscuridad

Page 5: Lab de fisiologia n° 3

- Efecto de la concentración

Cortamos 8 trocitos de papa Instrumento especial para obtenerlos

Lavamos con agua de grifo y luego agua destilada

Longitud

Secamos con papel absorbente Medimos Diámetro

Volumen

Peso

Marcamos 8 tubos de ensayo (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 y 1 M, Agua)

Aplicamos a cada trozo un tratamiento por separado

Cubrimos con un volumen de solución por completo

Se observan los cambios a las 24 horas

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4. RESULTADOS

- Demostración de la actividad de la sacarosa y del almidón

Tiempo ( en horas) Con Sacarosa Con almidón

2 ------- ------

24 Disminución de volumen de la solución

Presencia de sequedad

48 Ya no hay presencia de la solución

Sequedad considerable

72 Presencia de un líquido mucilaginoso alrededor

de las paredes de la zanahoria

Zanahoria extremadamente seca

Tabla 1. Cambios en las zanahorias para ambos montajes

- Difusión y precipitación

Tiempo Agua Almidón

1 hora ------ ------

2 horas ------ ------

1 día ------ ------

1 semana ------ ------

Tabla 2. Cambios para los montajes con bolsas herméticas sumergidas en

solución I2

(---) Representa la ausencia de cambios para los montajes durante el tiempo

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- Efecto de la concentración

Peso (gramos) Diámetro (mm) Largo (mm) Volumen (cm3)

0.62 50 125 9.821 aprox

Tabla 3. Variables físicas de los cilindros de papa

Montaje Con Sacarosa(M)

Peso (gramos)

0.1 0.9

0.2 0.8

0.3 0.7

0.4 0.7

0.5 0.6

0.6 0.7

1 0.6

Montaje con Agua 0.9

Tabla 4. Cambios en el peso de los cilindros de papa al someterlos a la

prueba

5. ANALISIS DE RESULTADOS

La membrana celular y la pared celular de las células vegetales actúan como

barreras semipermeables y selectivas que impiden el paso de la mayor parte de

moléculas pero dejando pasar a otras que son de su interés o requerimiento. La

pared celular se divide en pared celular primaria, de escaso grosor (0.1-1.0 m) y

es de gran importancia en el proceso de extensión o expansión celular pues

controlan el crecimiento. La pared celular está conformada por una red

tridimensional de microfibrillas de celulosa embebida en una matriz constituida por

polisacáridos (hemicelulosas y pectinas), proteínas y fenoles en una solución

ligeramente ácida. La pared tiene una gran resistencia mecánica, juega un papel

importante en la defensa de las plantas a organismos patógenos al actuar como

barrera física y como fuente de moléculas con actividad biológica

(oligosacarinas).En general una pared celular está formada mayoritariamente por

polisacáridos (celulosa, hemicelulosas y pectinas) que constituyen alrededor del

90% del peso seco de las paredes celulares primarias.

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La ósmosis es un fenómeno físico-químico relacionado con el comportamiento del

agua como solvente de una solución ante una membrana semipermeable para el

solvente, en este caso, agua, pero no para los solutos. Este proceso en realidad

es una especie de difusión simple especializada donde se da a través de la

membrana, el paso de agua de forma pasiva, es decir sin gasto de energía

metabólica. La ósmosis es un fenómeno biológico importante para la fisiología

celular de los seres vivos.Las moléculas de agua atraviesan la membrana

semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución

hipotónica) a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el

trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el

nombre de isotónicas.

Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una

membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las

de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el

disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es más

pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa

tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución,

aumentando la presión (es decir, la aplicación de fuerza en una determinada área,

lo que se conoce como presión osmótica de la solución y representada con la letra

griega Π).

La zanahoria contiene proteínas en un 1,5%, un 0,2% de grasa, 7,3% de azúcares

y abundantes vitaminas. La composición de la raíz es muy compleja, por lo que es

una raíz de almacenamiento desarrollada, de la cual se valen otros seres vivos

como el ser humano, para consumo; entre los carbohidratos presentes en su tejido

parenquimatico de reserva contiene entre otros, dos azucares que son glucosa y

sacarosa. Por lo tanto al adicionarle sacarosa a la zanahoria esta no se absorbe

en gran cantidad, ya que en las vacuolas especializadas para su almacenamiento,

tiene suficiente cantidad de esta, es decir, hay una concentración considerable de

esta que evita el paso de los gradientes, hacia el tejido de la zanahoria.

Si fuera de la zanahoria hay una concentración menor de sacarosa de al que

poseen los tejidos de esta raíz, en vez de permitir el paso de esta azúcar, lo que

se da es un paso de agua que conlleva a la osmosis que se puede observar al

notar que la solución no ha bajado su nivel. Este movimiento de la sacarosa a

través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen

por una pérdida excesiva de agua, que fue lo que se apreció en la zanahoria así

se determina que esta se encontraba en un medio hipertónico, por lo que se da la

perdida de agua, quedando los dos medios con la misma concentración, lo que

explica que la sacarosa adicionada en la zanahoria luego de un tiempo no haya

bajado su nivel.

Page 9: Lab de fisiologia n° 3

Para la experiencia de la zanahoria con almidón se observó que esta fue

absorbida totalmente por la misma, aunque el peso molecular del almidón sea

mayor, los requerimientos de los tejidos de almacenar este carbohidrato se dan ya

que la zanahoria posee poca cantidad de almidón, por lo tanto, se observa que al

primer día del montaje, se da una disminución del volumen de la solución de

almidón, y se da en forma progresiva hasta bajar por completo el nivel, en otras

observaciones se puede ver que quedan restos de algo que al tacto parece ser de

textura mucilaginosa y que constituye en realidad restos del agua que también se

ha dado paso a través de los tejidos de la zanahoria, al haber demasiada

concentración de agua en las células de esta.

Podemos observar que no se ha dado el paso de almidón a través de la

membrana que constituye la bolsita hermética ni viceversa y es probablemente

debido a que los gradientes de concentración no son los suficientes o quizá, el

peso molecular del almidón es elevado para pasar a través de ella o las

condiciones no fueron las indicadas, en cualquier caso, de no ser así también

puede aludirse a un error humano durante el procedimiento.

Para los trozos cilíndricos de papa se halla un aumento del peso mas no un

aumento considerable del volumen de cada uno y es debido a que el paso de

agua a través de las membranas y paredes de las células de la papa constituyen

en un aumento mínimo del volumen de esta sustancia, que en realidad termina por

modificar las densidad del conjunto mas no las medidas que determinan el

volumen de este.

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6. CONCLUSIONES

Según lo observado podemos concluir que si a una célula viva, en lugar de ser

introducida en agua destilada, se introduce en una solución que posee un valor de

presión osmótica mayor a la dada por el plasma celular (solución hipotónica), la

célula disminuye de tamaño, adquiriendo aspecto de mórula por el paso del

solvente intracelular al exterior. Si la solución en la que se coloca la célula no

provoca ningún cambio por el flujo osmótico, ya sea interior exterior a la célula, a

esto se le llama solución isotónica.

7. BIBLIOGRAFIA

Astrand. Rodhal. Fisiología del trabajo físico. Ed. Panamericana. 1986.

Guyton. Tratado de fisiología médica. Ed. Interamericana. 1988.

Jiménez Vargas. Macarulla. Fisicoquímica fisiológica. Ed. Interamericana. 1971.