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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

Bioquímica I

PREPARACIÓN DE SOLUCIONES ISOTÓNICAS, HIPOTÓNICAS E HIPERTÓNICAS

Docente: Ing. Escobar Rodríguez, Pablo E.

Sección: A

Grupo: Verde

BARRIOS INAFUKU TETSUJI MIGUEL

BLAS LÓPEZ GRETCHEN ISABEL

DÍAZ ÁVILA SUSAN CHRISTIE HUAMÁN HUAMANI JULIO

Ing. Pablo E. Escobar RodríguezCurso de Bioquímica

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I.- INTRODUCCIÓNLas membranas celulares son barreras selectivas que separan las células y forman compartimentos intracelulares. Entre sus funciones están:

Regular el transporte de moléculas que entran o salen de la célula o del organelo.

Generar señales para modificar el metabolismo Adherir células para formar tejidos

La membrana celular está formada por una capa doble de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. Cada fosfolípido está compuesto por glicerol, ácidos grasos y fosfato, que en conjunto crean una barrera hidrofóbica entre los comportamientos acuosos de la celular.

Las proteínas permiten el paso de las moléculas hidrofílicas a través de la membrana, determinan las funciones específicas de esta e incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas. Las proteínas periféricas están asociadas con las superficies, mientras que las integrales están incrustadas en la membrana y pueden atravesar completamente la capa doble. La función de los carbohidratos adheridos a las proteínas (glucoproteínas) o a los fosfolípidos (glucolípidos) es la de adhesión y comunicación intercelular. El colesterol, que es un esteroide (lípido), determina la fluidez de la membrana.

El componente principal de la célula es el agua, que actúa como solvente (el agente que disuelve) de solutos (moléculas orgánicas e inorgánicas suspendidas en la solución). El movimiento de agua a través de las membranas (que son selectivamente permeables) se llama osmosis (difusión de agua) y sucede siempre del área de mayor concentración de agua (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de soluto).

El agua se moverá, entonces, a favor de un gradiente de concentración hacia el área de mayor concentración de soluto (donde hay una menor concentración de moléculas de agua libres). Cuando la célula contiene una concentración de solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está hipertónica a su ambiente y externo que este ambiente es hipotónico, y como consecuencia, el agua entra a la célula causando que ésta se expanda.

Si la concentración de solutos es mayor fuera de la célula, se dice que la célula está hipotónica a su ambiente y que el ambiente externo es hipertónico; y la célula pierde agua y se encoge. Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula y su ambiente externo están isotónicos, donde el movimiento neto de moléculas es cero.

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II.-OBJETIVOS

Comparar los procesos físicos de difusión, osmosis y diálisis con el proceso fisiológico mediante el cual las moléculas se transportan a través de las membranas celulares.

Visualizar y diferenciar los fenómenos de osmosis y diálisis en células y modelos celulares.

Demostrar la importancia que tienen las concentraciones de distintas soluciones en mantenimiento de la integridad de las células vegetales y animales.

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III.- MARCO TEORICO

El agua se mueve fácilmente cruzando las membranas celulares, a través de canales especiales revestidos de proteína. Si el total de la concentración de todos los solutos disueltos no es igual en ambos lados, habrá un movimiento neto de moléculas de agua hacia dentro o fuera de la célula. Para donde es el movimiento del agua, depende si el medio donde se encuentra la célula es isotónico, hipotónico o hipertónico.

Una solución será isotónica cuando una célula, sumergida en ella, no cambie su volumen. Eso se debe a que no ha habido un flujo neto de agua desde adentro hacia afuera o desde afuera hacia adentro de la célula. Esto quiere decir que la presión osmótica efectiva es la misma adentro que afuera. De allí el nombre de isotónica: de igual presión. Para las membranas impermeables a los solutos, con un coeficiente de reflexión de = 1.

En una solución hipotónica, el total de la concentración molar de todas las partículas disueltas, es menos que el de otra solución o menos que el de la célula.

Si las concentraciones de solutos disueltos son menos fuera de la célula que dentro, la concentración de agua afuera es correspondientemente más grande. Cuando una célula es expuesta a condiciones hipotónicas, hay un movimiento neto de agua hacia dentro de la célula. Las células sin pared celular se inflan y pueden explotar (lisis). si el exceso de agua no es removido de la célula. Las células con paredes celulares a menudo se benefician de la presión que da rigidez en medios hipotónicos.

En una solución hipertónica, la concentración molar total de todas las partículas de soluto disuelto, es más grande que el de la otra solución, o más grande que la concentración de la célula. Si las concentraciones de solutos disueltos es mayor fuera de la célula, la concentración de agua es correspondientemente menor. Como resultado, el agua dentro de la célula sale para alcanzar el equilibrio, produciendo un encogimiento de la célula. Al perder agua la célula también pierden su habilidad para funcionar o dividirse. Los medios hipertónicos, como la salmuera o jarabes, han sido utilizados desde la antigüedad para preservar la comida, debido a que los microbios que causan la putrefacción, son deshidratados en esos medios hipertónicos y son incapaces de funcionar.

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IV.-MATERIALES

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Equipos-materiales Imagen

Microscopio

Porta y cubre objetos

Tubo de ensayo

Gradilla para tubos de ensayos

Papel milimetrado

Lancetas estériles

Cuchillas


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Reactivos ImagenSolución de almidón

Solución de lugol

Soluciones hipo, iso e hipertónicas de cloruro de sodio

Solución de permanganato de potasio

Hojas de planta acuática

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Hojas de lirio

V.-PROCEDIMIENTO

Difusión1.-Colocar en tres tubos de ensayo 5 ml de agua destilada y rotularlos

Agregar en cada tubo un numero de gotas de permanganato de potasio de la siguiente forma:

Tubo 1 = 1 gota Tubo 2= 3 gotas Tubo 3 = 5 gotas

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Medir el tiempo de difusión de cada tubo ( tiempo inicial cuando se agregó el colorante y el tiempo final en que se difundió)

Tiempo de difusión

Tubo 1 = 2:56 min

Tubo 2 = 2:34 min

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Tubo 3 = 37 s

Observación

Se pudo observar que mientras más gotas de KMnO4 agreguemos a los tubos de ensayo con agua destilada más rápido será el tiempo de difusión.

Cabe mencionar que otro factores pueden intervenir en el proceso de difusión tal es el caso de la temperatura ya que, mientras más baja sea más va a tardar el proceso de difusión.

OSMOSIS

1.-Preparar la solución hipotónica de cloruro de sodio

Pesar el NaCl en una balanza analítica Colocar en una fiola de 100 ml el NaCl y enrasar con agua destilada

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Con una cuchilla cortar un pedacito de la planta acuática del envés

Depositar la hojita en un porta objeto

Adicionar 3 gotas de la solución hipotónica y poner el cubre objeto

Observar en el microscopio (Aumento 100x)

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2.-Preparar la solución hipertónica de cloruro de sodio

Pesar el NaCl en una balanza analítica

Colocar en una fiola o biker de 100 ml el NaCl y enrasar con agua destilada

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Con una cuchilla cortar un pedacito de la planta acuática del envés

Depositar la hojita en un porta objeto Adicionar 3 gotas de la solución hipertónica y poner el cubre objeto

Observar en el microscopio

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Observado en un microscopio óptico de 10x

Preguntas:

1.- ¿Observa algún movimiento en los cloroplastos?

Los cloroplastos se movían a través de las paredes celulares.

2.- ¿Qué nombre recibe este fenómeno?

Ciclosis

3.- ¿Según el concepto de osmosis en qué sentido se debe difundir el agua?

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Según el concepto de osmosis el agua se debe difundir hacia dentro de la célula, razón por la cual la célula se debe notar hinchada.

4.- ¿Qué cambios se presentan en el citoplasma de las células que usted observa?

La célula se deshidrata, el citoplasma junto con los cloroplastos se desplazan hacia el centro de la célula, desprendiéndose la membrana de la pared celular.

5.- ¿Qué nombre recibe este fenómeno?

Plasmólisis.

Plasmólisis

1.-

Cortar con una cuchilla un pedacito del envés de una hoja de lirio

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Depositar la hoja en un porta objeto Adicionar 3 gotas de solución hipertónica (NaCl 2%) Cubrir el portaobjeto con el cubre objeto Observar en el microscopio

SOLUCION AUMENTO IMAGEN ¿QUÉ OCURRIÓ?

NaCl 2% Objetivo de 40x

Se observa un medio hipertónico el cual se denomina Plasmólisis.

2.-

Cortar con una cuchilla un pedacito del envés de una hoja de lirio Depositar la hoja en un porta objeto Adicionar 3 gotas de solución hipotónica Cubrir el portaobjeto con el cubre objeto Observar en el microscopio

SOLUCION AUMENTO IMAGEN ¿QUÉ OCURRIÓ?

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NaCl% Objetivo de 100x

Se observa un medio hipotonico

Diálisis

Usando el celofán, elaborar una bolsa (tubo de diálisis) y colocar la solución de almidón.

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Amarrar fuertemente el otro extremo de la bolsa y suspéndala en un beaker o tubo de ensayo con agua destilada.

Añadir la solución de yodo (lugol) al agua de dicho beaker o tubo de ensayo. Tome nota de la coloración característica.

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VI.-CUESTIONARIO

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3- ¿Cómo se llaman las estructuras respiratorias que hacen parte del tejido de epidermis de lirio?

La epidermis es un tejido formado por una única capa de células unidas entre sí, sin dejar espacios intercelulares. Se encuentra en las hojas, tallo y raíces de las plantas jóvenes. Sus células no poseen cloroplastos y pueden estar engrosadas exteriormente con materiales lipídicos, formando una capa impermeable llamada CUTINA. Cuando esto es así, la capa de cutina impide el necesario intercambio de agua y gases con la atmosfera, por lo que aparecen, especialmente en el envés de las hojas, unas estructuras denominadas ESTOMAS que hacen posible este intercambio. Las estomas poseen un mecanismo que regula su apertura y cierre.La epidermis es un tejido protector cuya función es la de proteger al vegetal de la desecación y de la agresión de los agentes externos. En la raíz permite la absorción de agua y sales minerales.

4- ¿Defina que son soluciones iso, hipo e hipertónicas?

Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares son igual, ambas disoluciones son isotónicas. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacen hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y muere (plasmólisis). Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes (turgencia), llegando incluso a estallar.

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5.- ¿Cómo se podría desplasmolizar una célula?

Las células pueden desplasmolizar a través de una solución hipotónica, ya que esta provoca el ingreso al agua a la célula, lo que generara que la célula literalmente reviente dejando el plasma libre

6.- ¿Por qué no estalla una célula vegetal cuando se encuentra en un medio hipotónico?

En las células vegetales, cuando la vacuola se llena de agua por la poco concentración de solutos, esta ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a un punto donde se impida que entre más agua(presión de turgencia) y la célula se encuentra túrgida(firma), lo cual es el estado ideal de estas células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde agua, la célula sufre plasmólisis al separarse de la membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal para la célula.

7.- ¿Qué es permeabilidad diferencial?

Propiedad de una membrana que no deja atravesar solutos, a partir de un determinado tamaño, dependiendo del grosor de la membrana y del tamaño de los poros. Así, la membrana basal glomerular del riñón es muy permeable para el agua, pequeños solutos e iones y de muy baja permeabilidad para proteínas plasmáticas y macromoléculas. Su función es servir de barrera para las macromoléculas, ser selectiva para el tamaño y la carga.

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8.- ¿Qué es presión osmótica?

Aquella que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares que los bañan.

9.- ¿ Qué es presión de turgencia?

En el ámbito de la medicina, por otra parte, se califica como turgente a aquel fluido que produce una hinchazón en cierta región del organismo.

La idea de turgencia, por lo tanto, puede emplearse para nombrar a la presión que generan algunos líquidos en las paredes celulares y a la elasticidadque muestra la piel debido a la presión de los tejidos.

En las plantas, también existe un nivel de turgencia que se considera normal. En él, las células logran dilatarse hasta un cierto punto por la presión que experimentan en su interior, forzando a las membranas a mostrar su capacidad elástica. Si las células pierden mucho líquido, se produce su contracción, que es lo que ocurre al

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marchitarse la planta. Puede decirse que, para crecer, las plantas requieren de una presión de turgencia que expanda sus células.

10.- ¿A qué se le llama transporte pasivo?

El transporte pasivo permite el paso molecular a través de la membrana plasmática a favor del gradiente de concentración o de carga eléctrica. El transporte de sustancias se realiza mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales sin gasto de energía metabólica. Hay cuatro mecanismos de transporte pasivo:

DIFUSIÓN SIMPLE:

Paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares.

ÓSMOSIS:

La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay mayor concentración de solvente al de menor concentración para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipídica. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. La función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras, la ósmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable.

Ósmosis en una célula animal:

En un medio (isotónico), hay un equilibrio dinámico es decir, el paso constante de agua.

En un medio (hipotónico), la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis.

En un medio (hipertónico), la célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.

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Ósmosis en una célula vegetal:

En un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis.

En un medio isotónico, existe un equilibrio dinámico.

En un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia.

DIÁLISIS:

Es el pasaje de agua más soluto de un lugar de mayor concentración a un lugar de menor concentración.

En bioquímica, la diálisis es el proceso de separar las moléculas en una solución por la diferencia en sus índices de difusión a través de una membrana semipermeable. Típicamente una solución de varios tipos de moléculas es puesta en un bolso semipermeable de diálisis, como por ejemplo, en una membrana de la celulosa con poros, y el bolso es sellado. El bolso de diálisis sellado se coloca en un envase con una solución diferente, o agua pura. Las moléculas lo suficientemente pequeñas como para pasar a través de los poros (a menudo agua, sales y otras moléculas pequeñas) tienden a moverse hacia adentro o hacia afuera del bolso de diálisis en la dirección de la concentración más baja. Moléculas más grandes (a menudo proteínas, ADN, o polisacáridos) que tiene dimensiones significativamente mayores que el diámetro del poro son retenidas

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dentro del bolso de diálisis. Una razón común de usar esta técnica puede ser para quitar la sal de una solución de la proteína.

11.- ¿En qué consiste el transporte activo y el facilitado?

TRANSPORTE ACTIVO

Requiere un aporte de energía por parte de la célula, ya que se hace en contra del gradiente (concentración o “cuesta arriba”), la intervención de proteínas de membrana que pueden tener actividad ATPasa.

Se necesitan proteínas portadoras y consumo de energía para transportar moléculas contra su gradiente de concentración.

Las proteínas que participan en el transporte activo a menudo se llaman bombas, porque así como una bomba de agua utiliza energía para mover agua contra la fuerza de gravedad, las proteínas utilizan energía para mover una sustancia contra su gradiente de concentración.

DIFUSIÓN FACILITADA:

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado hidrofílicos para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la fructuosa y algunos otros monosacáridos.

Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En

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el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior / interior favorece la difusión de la glucosa.

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana.

Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana.

De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.

El transporte facilitado se da a través de poros y canales proteínicos a favor de una gradiente de concentración.

12.- ¿Cuál es la diferencia entre osmosis y diálisis?

La ósmosis ocurre dentro de las células, éstas absorben y difunden los nutrientes pasándolos a través de una membrana semipermeable. El riñón es el órgano que realiza la importante tarea de mantener el equilibrio en el cuerpo filtrando la sangre, el líquido en el cuerpo y separando el exceso de agua y residuos de él. También funciona como parte del sistema endocrino. La diálisis en cambio, es

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un procedimiento médico que se requiere cuando los riñones ya no son capaces de funcionar correctamente.

VII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El recorte de las hojas de lirio y de la planta acuática debe ser fino y con las medidas necesarias.Observar detenidamente el movimiento de las organelas y analizarlas.

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