La Membrana Biológica y Mecanismos de Transporte Laboratorio 6 BIOL 3051L

Objetivos Describir los mecanismos de difusión a nivel molecular. Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión. Describir la membrana selectivamente permeable y su función en osmosis. Definir las substancias osmóticamente activas en relación a concentración en una substancia. Discutir cómo la pared celular afecta el comportamiento osmótico de la célula.

Objetivos (cont.) Explicar lo que es osmolaridad en los tejidos. Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para la célula. Describir componentes de las membranas biológicas. Discutir factores que pueden afectar la integridad de las membranas.

Membrana celular Funciona como una barrera semipermeable, permitiendo la entrada y salida de moléculas a la célula. La membrana está formada por lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos forman una doble capa cuya conformación conocemos como el Modelo Mosaico Fluído. La molécula más común del modelo es el fosfolipido, que tiene una cabeza (hidrofílica) polar y dos colas(hidrofóbicas) no polares.

Funciones de la membrana celular Reconocimiento y comunicación debido a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptoras de sustancias. Protección del material genético Expulsión de los desechos del metabolismo en el interior de la célula y adquisición de nutrientes del medio extracelular

Difusión Movimiento de una sustancia de una área de mayor concentración a una de menor concentración. Tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes.

Difusión (cont) La velocidad dependerá de: 1. La energía cinética (que depende de la temperatura). 2. El gradiente de concentración. 3. El tamaño de las moléculas. 4. La solubilidad de las moléculas en la porción hidrofóbica de la bicapa.

Movimiento Browniano El movimiento que lleva a cabo una partícula muy pequeña que está inmersa en un fluido. Se caracteriza por ser continuo y muy irregular. La trayectoria que sigue la partícula es en zigzag.

Osmosis Difusión de agua a través de una membrana que permite el flujo de agua, pero inhibe el movimiento de la mayoría de solutos. La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. Es una propiedad de tipo coligativa, (depende del número de partículas). No depende de la masa ni la carga de las moléculas.

Movimiento de moléculas y el medio ambiente: Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro. Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro. Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de la célula Soluto: Molécula que se disuelve en una solución Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmente agua)

Osmosis y membrana celular

Comportamiento de la célula animal y la vegetal: CELULA ANIMAL Crenación: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga al perder agua. Hemólisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y explota al llenarse de agua CELULA VEGETAL Plasmolisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y pierde agua. Se observan areas blancas. Turgencia: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y esta comienza a llenarse de agua, pero no explota porque la pared celular la protege.

Mecanismos de transporte celular: 1. Transporte pasivo o difusión: forma por la que las sustancias atraviesan la bicapa lipída debido al movimiento contínuo de las moléculas Difusión simple:Es el movimiento cinético de moléculas o iones a través de la membrana sin necesidad de proteínas. A favor del gradiente de concentración. Difusión facilitada: difusión mediada por un portador, porque la sustancia transportada de esta manera no puede atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude.

Mecanismos de transporte celular Cont… 2.Transporte activo: requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana. Ocurre contra el gradiente de concentración. La célula utiliza ATP como fuente de energía.

Conceptos importantes: Difusión: Movimiento de moléculas a través de una membrana selectivamente permeable a favor del gradiente de concentración. Osmosis: Movimiento de moléculas de agua a través de una membrana selectivamente permeable a favor del gradiente de concentración. Osmolaridad: expresa concentración (número total de partículas/L de solución). Presión Osmótica: presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. Gadiente de concentración: Diferencia de concentraciones de moléculas entre el interior y el exterior de la célula.

Ejercicio 1A: Difusión 1. Poner un “beaker” con agua a temperatura ambiente y con agua fría. 2. Añadir una gota de colorante y observar el comportamiento de la gota.

Ejercicio 1B: Difusión Doblar el final de una bolsa de diálisis y cerrar con el hilo. Añadir aproximadamente la mitad de la solución de glucosa y mitad de solución de almidón a la bolsa y cerrar. Cerrar suavemente con banda de goma, mezclar, anotar color y lavar con agua. Añadir varias gotas de yodo a un “beaker” de 300 mL con agua hasta tener un color dorado.

Continuación Ejercicio1b 5. Poner bolsa dentro del agua y dejar 30 min. 6. Sacar el agua y poner en un “beaker” vacío. 7. Anotar color de las soluciones dentro y fuera de la bolsa. 8. Realizar prueba de Benedict para las soluciones (hacer grupo control). 9. Anotar resultados y observaciones.

Ejercicio 2: Osmosis en células animales y vegetales. Prueba a células animales: Rotular 3 laminillas. Preparar una laminilla de gota de sangre y observar eritrocitos. Añadir una gota de solución A (hipotónica) a una laminilla y colocar el cubreobjeto. Añadir por el lado una gota de sangre y observar lo que sucede con los eritrocitos al entrar en contacto con la solución. Repetir con solución B (isotónica) y C (hipertónica).

Ejercicio 2: Osmosis en células animales y vegetales. Prueba con células vegetales: Rotular 3 laminillas. Preparar una laminilla con hoja de Elodea y observar. Añadir una gota de solución A (hipotónica) a una laminilla, colocar hoja de Elodea y colocar cubreobjetos. Observar bajo el microscopio. Repetir con solución B (isotónica, agua donde proviene la Elodea) y C (hipertónica).

Ejercicio 3: Osmolaridad en células vegetales. Preparar vasos rotulados para cada solución. Con el cortador cilíndrico, saque 7 cilindros de la papa de 5 cm de largo. Cúbralos con papel toalla húmedo. Pesar los cilindros y cortar en rueditas uniformes. Transferir a los vasos rotulados con las soluciones y anotar el tiempo en que se comenzó. Incubar el tiempo por 2 horas.

Ejercicio 3: (cont.) Remover y anotar el tiempo en que se finalizó. Llenar tabla y preparar gráfica.

Tabla de datos Tiempo: Molaridad de Sacarosa 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Peso final(gr) Peso inicial (gr) Cambio en peso (gr) % cambio

Ejercicio 4: Membranas biológicas Parte A: Efecto de temperatura. Cortar 6 pedazos de remolacha de 3 cm y colocar en tubos de ensayo. Colocar el tubo 6 en el congelador por 30 minutos con 5 mL de agua. Colocar el tubo 5 en un baño con hielo por 30 minutos con 5 mL de agua. Colocar el tubo 1 en baño de agua caliente a 70˚C por un minuto, añadir al tubo 5 mL de agua. Después de 20 minutos sacar el pedazo de remolacha y botar.

Ejercicio 4: Membranas biológicas Dejar que la temperatura del agua baje a 55˚C y hacer lo mismo con el tubo 2. Dejar que la temperatura baje a 40°C y hacer lo mismo con tubo 3. Hacer lo mismo con el tubo 4 a una temperatura de 20°C Comparar intensidad de color al final del experimento. Graficar resultados (intensidad de color vs. temp.)

Ejercicio 4: Membranas biológicas Parte B: Efecto de solventes en las membranas:(Demostración) En 6 tubos de ensayo colocar 6 pedazos de remolacha de 3 cm. Añadir 5 mL de las siguientes soluciones: Metanol 1%, 25% y 50% y acetona al 1%, 25% y 50%. Luego de 30 min. remover la remolacha y observar.

Elodea (hipotónica)

Elodea (hipertónica)

Medio isotónico Elodea Eritrocitos