Para poder cumplir con sus funciones, las células deben mantener un estado más o menos constante en medio de un ambiente generalmente cambiante. Para mantener la homeostasis, la membrana celular se encarga de regular el flujo de materiales dentro y fuera de la célula. Algunas de estas sustancias pueden pasar con facilidad, mientras que a otras el paso a través de la membrana les resulta un asunto más complicado. Precisamente por este fenómeno, y por el hecho de que no todas las sustancias químicas puedan atravesar la membrana plasmática, se define a esta última como poseedora de una permeabilidad diferencial. Los ambientes interno y externo de una célula son soluciones acuosas en donde se hallan disueltos iones, moléculas inorgánicas y una gran variedad de compuestos orgánicos.
El movimiento de sustancias se hace en la mayoría de las veces a favor de gradiente químico y en forma espontánea, es decir de regiones en donde estas moléculas se encuentran en alta concentración a regiones donde su concentración es menor. Por ejemplo cuando un gas se libera en una habitación, eventualmente se distribuirá homogéneamente por todo el espacio de la misma, y cuando un cristal de sal ( NaCl ) se disuelve en un volumen de agua, los iones de sodio y cloruro se distribuirán uniformemente en el volumen de agua. Este tipo de difusión, que resulta del movimiento azaroso de las moléculas del soluto y del solvente que no requieren de la adición de energía, se conoce como difusión pasiva.
El movimiento de los iones en la solución que circunda la célula a través de la membrana se conoce con el nombre de diálisis ( en nuestro caso difusión ) y se efectúa espontáneamente a favor de gradiente de concentración.
Existe también un tipo de difusión en donde las partículas del soluto se mueven en contra de gradiente de concentración, pero para que este fenómeno se lleve a cabo se requiere de la intervención de energía adicional, esto se conoce con el nombre de transporte activo. Por ejemplo los eritrocitos humanos contienen aproximadamente 30 veces más potasio que su ambiente inmediato externo, el plasma sanguíneo. Esto ocurre porque el potasio es trasladado en contra de gradiente por proteínas de membrana en el caso del transporte activo como la bomba sodio potasio.
Un caso especial de difusión que ocurre en los sistemas biológicos es la ósmosis. La definición más simple para este fenómeno es simplemente el paso de moléculas de agua a través de la membrana semipermeable de una región en donde se hallan en mayor concentración a otra región en donde se hallen en menor concentración.
Estos dos fenómenos ( la difusión y la ósmosis ) son resultado de la actividad cinética de las moléculas o los iones involucrados, sin embrago también se ven afectadas por una variedad de otros factores como por ejemplo la temperatura del medio, la masa molecular y el tamaño de las moléculas involucradas, además factores propios de las moléculas como por ejemplo su solubilidad relativa y estructura química.
El objetivo de esta práctica es el de familiarizar al estudiante con los fenómenos de difusión y ósmosis, y examinar algunos factores que tienden a regularlos.
Parte A: Difusión
En una probeta de 50 mL con agua deje caer un cristal de una sal coloreada ( permanganato de potasio). Deje en reposo. Observe la difusión a intervalos diferentes durante el período de laboratorio. Anote los resultados de la difusión.
Difusión del permangantao de Potasio
En la segunda parte tome 5 tubos de ensayo grandes y numérelos, llénelos hasta un 75% con agua a temperatura ambiente. Agregue a cada uno un número de gotas de colorante igual al número del tubo de ensayo ( 1 gota en el tubo 1, 2 gotas en el tubo 2 y así sucesivamente ). Mida el intervalo de tiempo en el que se llevó a cabo la difusión completa del colorante a través de todo el tubo. Esto será llamado velocidad de difusión. Repita este procedimiento para cada tubo de ensayo. Anote sus resultados. ¿ A qué conclusión llega respecto de la velocidad de difusión respecto a la concentración ? Repita el procedimiento anterior pero ahora con agua a 45 C. Haga un gráfico lineal donde pueda comparar el efecto de la temperatura en la velocidad de difusión.
Parte B: Turgencia y plasmólisis de los eritrocitos
Con una lanceta esterilizada, haga una pequeña incisión en la yema de un dedo.
Tome una muestra de sangre y distribúyala en tres portaobjetos agregue luego una gota de diferentes soluciones de NaCl 0,30%, 0,85% y 4,00% respectivamente.
Observe alrededor las gotas de sangre al microscopio en amplificación de alto poder. Compare el aspecto y el tamaño de los eritrocitos, dibújelos.
Anote sus resultados. ¿ Qué resultados obtuvo en esta parte ? Explique en qué fundamenta su hipótesis.
Video de Eritrocitos en un medio hipotónico
Video de Eritrocitos en un medio hipertónico
Video Isotonic Solution, Hypertonic Solution, Hypotonic Solution
Parte C: Turgencia y plasmólisis en hojas de Elodea
Coloque en cada uno de los tres portaobjetos de la sección anterior un trozo de Elodea y agregue una gota de solución 0,30 %, 0,85 % y 4,00 % de NaCl respectivamente. Enfoque la primera en alto poder, se puede observar como algunas de sus células muestran un movimiento citoplasmático llamado ciclosis.
Video de la ciclosis
El citoplasma que es transparente muestra con claridad los cloroplastos. Al seguir el movimiento de los cloroplastos se puede rastrear el movimiento citoplasmático, mientras se desplaza dentro de la pared celular. Dibuje una célula de Elodea indicando el movimiento citoplasmático intracelular. Rotule todas las partes que pueda identificar. Esa hoja de Elodea que se observó se encuentra en una gota de agua, lo cual es un medio hipotónico con respecto al protoplasma de las células. El agua puede pasar libremente a través de la membrana y pared celular y la célula está turgente.
Elodea 400X Medio Hipotónico 0,30%
Repita el procedimiento para los dos portaobjetos restantes.
Elodea 400X Medio Isotónico 0,85%
Elodea 400X Medio Hipertónico 4,00%
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