correccion articulo abc de la membrana
TRANSCRIPT
ABC de la membrana plasmática
Anamaria Martínez Montañez Autor 1
Facultad de Ingeniería, Universidad de la Sabana, Bogotá, Cundinamarca, Colombia
Laura Viviana Martínez Caballero Autor 2
Facultad de Ingeniería, Universidad de la Sabana, Bogotá, Cundinamarca, Colombia
Resumen
A nivel de la membrana ocurren fenómenos cruciales para el funcionamiento celular y, por ende, del proceso de la vida. La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los sucesos que acontecen es necesario entender los conceptos de potencial de agua, difusión y ósmosis.
Palabras Clave: membrana, difusión, osmosis.
ABC of the plasma membraneAbstract
At the level of the membrane occurring phenomena crucial for cell function and, therefore, the process of life. The cell membrane acts as a semi permeable barrier preventing entry of most molecules, selectively letting other. To understand the events that occur is necessary to understand the concepts of water potential, diffusion and osmosis.
Key-words: membrane diffusion, osmosis.
Introducción
Las células vivas mantienen una composición química constante y en equilibrio con su entorno. También reciben la mitad de ciertas sustancias que necesitan y los medios para eliminar las sustancias que son inútiles o en exceso.1
El intercambio entre el fondo del entorno externo e interno de la célula está regulado por una membrana semipermeable. La membrana no es una simple pared molecular que separa el interior de la célula del mundo exterior. Es en sí una estructura compleja y dinámica, en la que ocurren un sin fin de procesos vitales como la difusión y ósmosis.2
Cuando el proceso que impulsan las sustancias en la célula es suministrada por el medio ambiente o confiar en esta, se habla en el transporte pasivo. En este caso no hay uso de la energía celular. Interferir con esta difusión de transporte y la ósmosis.
1 “Fenómenos de Membrana” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://paginas.ucpel.tche.br/~mflessa/bi7.html2 “EL AGUA Y LAS CÉLULAS” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/26agua.html
Cuando el movimiento de las sustancias que entran o salen de las células dependen de la energía derivada del metabolismo (ATP) trifosfato de adenosina, habla de transporte activo. Este se define como el movimiento de moléculas polares o iones a través de una membrana, en contra de un gradiente de concentración y en donde el sistema aumenta su energía.3
En esta práctica se pretende estudiar y observar diferentes formas de difusión en liquido-liquido a través de una membrana y en células vegetales, en este caso utilizamos la manzana analizar las características de estas células dependiendo como se menciono anteriormente de su difusión.
Materiales y Métodos
Tabla 1 Reactivos, Materiales y EquiposReactivos, materiales y equipos1. Agua fría y caliente2. Almidón 1%3. Azul de metileno 0.5 y 1% (en agua)4. Balanza5. Bandas de caucho6. Cajas de Petri7. Glucosa 15%8. Jeringas9. Lugol10. Material vegetal: papa, manzana11. Membranas sintética y natural (intestino de ave o feto bovino)12. NaCl 0.2 M, 0.6M, 1.0M. 1.4 y 1.8M13. Papel aluminio (6 recortes para vasos)14. Papel milimetrado15. Pinzas madera16. Pipetas 10 ml17. Plancha calentamiento18. Probeta 100 ml19. Reactivo Benedict20. Sacarosa 0.2 M, 0.6M, 1.0M. 1.4 y 1.8M21. Solución salina fisiológica 0.85% (0.15 M)22. Solución salina hipertónica (NaCl 1.5M)23. Tabla y cuchillo24. Termómetro25. Tubos de ensayo largos y delgados26. Varillas de vidrio cortas27. Vasos de precipitado 400 ml (8)
Para realizar esta práctica se dividió en tres partes:
1) Difusión liquido-liquido
2) Difusión a través de membranas selectivamente permeables
3 MENDEZ ROJAS. Miguel Ángel “FENOMENOS DE TRANSPORTE DE IONES A TRAVES DE MEMBRANAS BIOLÓGICAS. UNA APROXIMACIÓN TERMODINÁMICA ESTADÍSTICA.” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://hosting.udlap.mx/profesores/miguela.mendez/alephzero/archivo/historico/az07/termest.html
3) Determinación del potencial hídrico en células vegetales
En la difusión liquido-liquido se utilizó 3 cajas Petri las cuales se colocaron encima de una hoja milimetrada y en cada una de ellas se agrego agua fría, temperatura ambiente y caliente. A cada una de ellas se le tomo la temperatura y a su vez a cada caja Petri se agregó una gota de colorante azul de metileno.
Se tomó ciertas precauciones para esta difusión como: colocar la gota de colorante azul de metileno en la mitad de las cajas Petri, se intento no mover la mesa de trabajo, y además se tomo mediciones de cuanto se expandía el azul de metileno por cada minuto para ver su disolución en el agua.
En la segunda parte que es la difusión a través de las membranas selectivamente permeables, se utilizo una membrana natural y una sintética las cuales dentro de ellas se agregó una solución de glucosa al 15% e igual cantidad de una solución de almidón al 1% y fuera de la membrana se agregó agua con 4 gotas de Lugol.
En la tercera y última parte se utilizaron pequeños pedazos de manzana los cuales se pesaron (en promedio de 30g) y se agregaron en 11 vasos precipitados con diferentes sustancias (30g por cada uno) los cuales después de 24 horas se volvieron a pesar y así calcular el potencial hídrico en cada una de estas soluciones
Discusión
Imágenes 1 Difusión en agua fría
Imágenes 2 Difusión agua temperatura ambiente
Imágenes 3 Difusión agua Caliente
Tabla 2 Difusión de un liquido en un liquido
Minut Agua Temp. Agua fría Agua caliente
o Ambiente (25ºC) (20ºC) (80ºC)
Diámetro (D)
Radio (D/2)
Diámetro (D)
Radio (D/2)
Diámetro (D)
Radio (D/2)
D1 D2 R1 R2
1 1,5 0,75 1,5 0,75 3,2 3,8 1,6 1,92 2 1 1,7 0,85 5,4 4,2 2,7 2,13 2,2 1,1 2,2 1,1 7 5,4 3,5 2,74 2,4 1,2 2,4 1,2 8,2 6,2 4,1 3,15 2,6 1,3 2,4 1,2 8,7 6,4 4,35 3,26 3 1,5 2,4 1,2 9 6,8 4,5 3,47 3,1 1,55 2,5 1,25 - 7,2 - 3,68 3,7 1,85 2,6 1,3 - 8,4 - 4,29 4 2 2,7 1,35 - 9 - 4,5
10 4,5 2,25 3,3 1,65 - - - -11 4,8 2,4 3,3 1,65 - - - -12 5 2,5 3,4 1,7 - - - -13 5,3 2,65 3,4 1,7 - - - -14 5,7 2,85 3,5 1,75 - - - -15 6,1 3,05 3,7 1,85
Grafica 1 Difusión de un Líquido en un Líquido
0 2 4 6 8 10 12 14 160
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Difusión de un líquido en un líquido
Agua FríaAgua temperatura Am-bienteagua Caliente R1agua Caliente R2
Utilizando la formula:
Tasa difusión = (radio al inicio del intervalo de 2 min.) – (radio al final del intervalo de 2 min.) = ______ mm/min.
2 min.
Se obtuvo los datos de las siguientes 3 tablas:
Tabla 3 Tasa de difusión agua temperatura ambienteIntervalo de tiempo Tasa de difusión (mm / min.)
Minuto ____1____ a ____3___Minuto ____7___ a _ __ 9___Minuto ___ 11___ a ___ 13___
0,1750,2250,125
Tabla 4 Tasa de difusión agua fríaIntervalo de tiempo Tasa de difusión (mm / min.)
Minuto ____1____ a ____3___Minuto ____7___ a _ __ 9___Minuto ___ 11___ a ___ 13___
0,175
0,050,025
En el caso de la difusión en agua Caliente se tomaron 2 datos para presentar la tasa de difusión se utilizo la segunda es decir el diámetro 2 (D2) y el radio 2 (R2).
Tabla 5 Tasa de difusión agua CalienteIntervalo de tiempo Tasa de difusión (mm / min.)
Minuto ____1____ a ____3___Minuto ____5___ a _ __ 7___Minuto ____7___ a _ __ 9___
0,40,20,45
Primera parte
Hipótesis:
Si la es solvente tiene una temperatura muy alta su disolución será mucho más rápida que a temperatura ambiente y de la misma manera a temperatura ambiente la disolución será mucho más rápida que a una temperatura baja.
Hipótesis nula:
En todos los solventes se difundirá de la misma manera y a la misma proporción el solvente que se agrega a ella.
¿Cuál es la variable independiente en esta investigación?
Temperatura
¿Cuál es la variable dependiente en esta investigación?
Radio de la difusión.
¿Cuál fue la observación durante el experimento? Explicar.
Se observó que la hipótesis que se dio al principio de la práctica si es correcta ya que a mayor temperatura se difundirá más rápido.
Analizar los siguientes aspectos:
Los resultados soportan la hipótesis y la hipótesis nula.
Los resultados si soportan la hipótesis pero no la hipótesis nula ya que no todos se difundirán a la misma proporción, además en agua caliente se difundió uniformemente, esto se debe a que las moléculas de agua se están moviendo rápidamente por todo el recipiente.
¿La predicción fue correcta?
Si fue correcta ya que en agua caliente se difundió más rápidamente que en agua a temperatura ambiente y fría.
Al observar en las tres cajas Petri la difusión de un líquido entre un líquido, se realizó los cálculos de la tasa de difusión en cada uno de ellos, y se observó que la tasa de difusión en agua caliente era mayor al de temperatura ambiente y en agua fría, de esta manera se comprueba la hipótesis mencionada anteriormente. En agua caliente se observo que no era uniforme la difusión de azul de metileno, en cambio en las soluciones de agua a temperatura ambiente y fría se observo que era uniforme como muestran las imágenes 1, 2 y 3. En las grafica 1se ve un aumento del radio pero a medida que pasa el tiempo es menor la diferencia de esta distancia, es decir que a medida que pasa el tiempo es menor su difusión, esta conclusión también se puede ver en las tasas de difusión. De esta manera se puede ver que la temperatura afecta la de difusión debido a que a mayor temperatura de cualquier solución (es este caso el agua) aumenta el movimiento entre sus moléculas, esto ayudara a que se difunda en mayor proporción que en agua a temperatura ambiente y en agua fría, aun así como se menciono anteriormente a medida que pasa el tiempo se ve que disminuye la rapidez de la difusión estos se debe a que empieza un equilibrio entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente.
Segunda parte
Imágenes 4 membrana natural y sintética dia1
Imágenes 5 membrana natural y sintética día 2
Tabla 6 Difusión a través de membranas selectivamente permeables
Contenido original
Color original
Color final Color del test de Benedict
Bolsa Glucosa + almidón transparente Transparente Naranja Bermellón Vaso H2O + I2KI transparente Transparente
con solución negra
Naranja Bermellón
Imágenes 6 test de Benedict
Formular la hipótesis y la hipótesis nula y dar una explicación tentativa al comportamiento de las moléculas del experimento.
Para la hipótesis se dice que la membrana natural y la sintética son semipermeables selectivas, es decir en las dos pasaran la solución de glucosa y almidón al exterior de la membrana, pero uno en mayor cantidad que la otra.
Y para la hipótesis nula ninguna de las dos va a traspasar la solución de glucosa y almidón al exterior de la membrana.
¿Cuál es la variable dependiente e independiente?
Las variables son el tipo de membrana y la solución que este dentro de ella La variable dependiente la velocidad de difusión de las moléculas (es lo que se va a evaluar) ya que depende de la el tipo de membrana y el poro si es muy grande o pequeño, y la variable independiente es el tipo de membrana
Analizar los siguientes aspectos:
Los resultados soportan la hipótesis y la hipótesis nula.
Como en el anterior procedimiento se obtuvo que la hipótesis si era la correcta y que la hipótesis nula no se corroboro en la practica
¿La predicción fue correcta?
Si fue correcta ya que si se traspaso la solución que estaba dentro de las membranas al exterior.
Al observar las dos membranas natural y sintética se llegó a la conclusión de que la membrana sintética tiene un poro más grande que la natural ya que al mantener las dos membranas en una solución de agua con cuatro gotas de Lugol y dentro de cada membrana hay una solución de glucosa al 15% e igual cantidad de una solución de almidón al 1% y al ver la solución que estaba fuera de las membranas había mayor cantidad de glucosa con almidón en la membrana sintética que en la natural (esta observación se realizó al día siguiente).
En esta parte de la práctica se observó que las membranas estaban en una solución hipotónica, porque dentro de la cada membrana hay mayor concentración de glucosa y almidón que fuera de la membrana, para esto se realizó el test de Benedict el cual el día de la practica se realizo y dio un color azul, esto nos mostró que no había glucosa y almidón fuera de la membrana, al día siguiente de la práctica también se realizó el test de Benedict y dio un color naranja bermellón el cual nos muestra que si pasó cierta cantidad de glucosa y almidón fuera de la membrana, aun así se tuvo en cuenta que las moléculas de almidón son bastante grandes y no podía pasar ninguna de las membranas (natural y sintética) por esta razón se realizó una comparación con los demás grupos del
laboratorio y se observó que las membranas que se utilizaron deberían tener algún filtro ya que a los demás grupos no paso ninguna solución fuera de la membrana.
Tercera parte
Tercera parte
Imágenes 7 Determinación de potencial hídrico en células de manzana
Tabla 7 Datos experimentales sacarosaContenido del vaso Masa inicial Masa final diferencia % cambio en
masaAgua destilada 30,692g 31,72g 1,03 3,350.2 M sacarosa 30,149 33,679 3,53 11,710.6 M sacarosa 30,075 30,681 0,61 2,011.0 M sacarosa 29,682 28,077 -1,61 -5,411.4 M sacarosa 31,008 27,356 -3,65 -11,781.8 M sacarosa 30,637 25,0 -5,64 -18,40
Tabla 8 Datos experimentales NaClContenido del
vasoMasa inicial
Masa final
diferencia % cambio en masa
Agua destilada 30,692 31,72 1,03 3,350.2 M NaCl 29,551 31,0 1,45 4,900.6 M NaCl 30,293 28,7 -1,59 -5,261.0 M NaCl 30,888 30,1 -0,79 -2,551.4 M NaCl 30,37 28,0 -2,37 -7,801.8 M NaCl 29,862 27,9 -1,96 -6,57
SACAROSA:
Grafica 2 Concentración de sacarosa
NaCl
Grafica 3 Concentración de NaCl
sacarosa:
Ψπ = -iCRT
Ψπ= (-1)*( 0,6250 mol/litro) * (0.0831 litros bar/mol K )*( 298 K)
Ψπ= -15,48
NaCl:
Ψπ = -iCRT
Ψπ =(-2)*(0,4773 mol/litro) * (0.0831 litros bar/mol K )*( 298 K)
Ψπ= -23,64
i: constante de ionización (para el azúcar es 1, ya que este no se ioniza en el agua, para el NaCl es 2)
C: concentración (mol/litro) = concentración molar osmótica este valor se obtiene de la gráfica en el punto en que la curva corta en eje X
R: constante de presión (constante de los gases) (R=0.0831 litros bar/mol K)
T: temperatura en grados Kelvin. (273 + 25°C de la solución)
Conociendo el potencial osmótico de la solución de azúcar (Ψπ) y conociendo que el potencial de presión de la solución es igual a cero (Ψp = 0), por estar abierta a la atmósfera, permite calcular el potencial hídrico de la solución. Este será igual al potencial osmótico.
Sacarosa:
Ψ = Ψp + Ψπ = 0 -15,48 = -15,48
NaCl:
Ψ = Ψp + Ψπ = 0 -23,64 =-23,64
Grafica 4-5: Estas graficas nos muestran las diferencias en peso de manzana, después de haberse sometido a varias concentraciones de sacarosa C12H22O11. Cuando la diferencia es positiva (el tejido gana peso) el flujo de agua va desde la solución hasta el tejido propiamente dicho, aumentando la concentración de agua, y cuando es negativa (el tejido pierde peso) este tejido disminuye su concentración de agua pura y por tanto el potencial hídrico presente de este.
Como se sabe, el potencial hídrico en un sistema o en una parte de un sistema depende del potencial osmótico y del potencial de presión, es decir que si aumentamos la presión de un sistema se reduce el volumen de este o por lo menos el espacio en que pueda actuar el agua y en efecto habrá mayor trabajo potencial de parte de esta. Mediante la práctica se pudo apreciar el efecto de las concentraciones tanto de sacarosa o de cloruro de sodio sobre los trozos de manzana. Los trozos de manzana que se introdujeron en agua destilada pura se pudo observar en la tabla 3.1 que hubo un aumento de peso de 1,03 gr ya que el potencial más alto de trabajo de agua pura se encontraba en el vaso precipitado y por esta razón necesito desplazar agua hacia él los trozos de manzana para que el sistema estuviera en equilibrio, ocurrió lo mismo con bajas concentraciones como 0.2M aunque a medida que se aumentaba la concentración de sacarosa C12H22O11 el aumento de peso del tejido se iba haciendo menor, hasta llegar a la concentración 0.6M donde la diferencia de concentración fue en comparación con las demás, es decir que fue donde menos se necesitó hacer osmosis o traspaso de agua, con lo cual aproximadamente pudimos realizar el cálculo de el potencial hídrico de las células de la manzana.
Conclusión
Se puede ver que a mayor temperatura la tasa de difusión disminuiría, esto se puede ver en las tablas 3,4 y 5 que son las tasas de difusión de agua caliente, agua a temperatura ambiente y agua Fría.
Se concluyo que el poro de la membrana sintética es más grande que la membrana natural ya que se observo cual de los dos tenia mayor concentración de glucosa al 15% y almidón al 1% en la parte externa de la membrana, aunque esto fue cualitativo se puede calcular por el color que tenia esta solución.
Se puede concluir que cuando un tejido, en este caso trozos de manzana, es sometido a un medio con diferente potencial hídrico su reacción es buscar el equilibrio dejando salir agua si el medio externo tiene mayor cantidad de solutos que de agua o dejando entrar agua si el medio externo tiene mayor cantidad de agua y por tal razón mayor potencial hídrico, con lo cual podemos concluir que el agua se mueve siempre desde mayor a menor potencial hídrico que lo podemos deducir a partir de los pesos obtenidos finalmente de la manzana en las diferentes concentraciones.
Bibliografía
“Fenómenos de Membrana” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://paginas.ucpel.tche.br/~mflessa/bi7.html
“EL AGUA Y LAS CÉLULAS” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/26agua.html
MENDEZ ROJAS. Miguel Ángel “FENOMENOS DE TRANSPORTE DE IONES A TRAVES DE MEMBRANAS BIOLÓGICAS. UNA APROXIMACIÓN TERMODINÁMICA ESTADÍSTICA.” Revisado el 23 de septiembre del 2010. http://hosting.udlap.mx/profesores/miguela.mendez/alephzero/archivo/historico/az07/termest.html