OBSERVACIÓN Y ANÁLISIS DE DIFERENTES MECANISMOS UTILIZADOS POR LA CÉLULA PARA EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS

OBSERVACIÓN Y ANÁLISIS DE DIFERENTES MECANISMOS UTILIZADOS POR LA CÉLULA PARA EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS

Palabras clave: Difusión, ósmosis, diálisis, hipotónico, hipertónico, isotónico.

Keywords: Diffusion, osmosis, dialysis, hypotonic, hypertonic, isotonic.

RESUMEN

        La membrana plasmática es una pieza fundamental para transportar solutos y agua entre el interior y el exterior de la célula.  Para entender mejor este concepto, se diseñó un experimento que se dividió en cuatro partes, los cuales manifiestan diferentes factores que influyen en el transporte de sustancias.

        Para conocer cómo la tasa de difusión se ve afectada por el tamaño molecular o la concentración de soluto, se utilizó un agar como sustrato permeable el cual simula un citoplasma. Seguidamente se estudió el proceso de ósmosis; primero, se simuló dicho proceso con la ayuda de una lámina porosa como el papel celofán, este representó la membrana semipermeable; segundo, se analizó la presión osmótica y cómo esta afecta el estado de las células. Por último, se observó como actúa el proceso de diálisis mediante una simulación de este.

        Entre los resultados obtenidos se percibió que entre menos peso molecular tenga la sustancia, mayor será la tasa de difusión de esta. Además, se obtuvo un cambio en el peso de las bolsas de diálisis al exponerlas a un medio con concentración mayor, siendo la bolsa con concentración de 0.6 M la que presentó un cambio mayor. También, se observó que la célula cambia su apariencia al exponerse a soluciones hipertónicas e hipotónicas. Finalmente, se vió que la membrana selectivamente permeable permitió la salida de glucosa, gracias al tamaño molecular de esta.

INTRODUCCIÓN

        Las células están rodeadas por una membrana plasmática, la cual realiza diversas funciones, entre ellas están: separar el citoplasma del ambiente externo, regular el transporte de sustancias que entran y salen de la célula, permitir la comunicación entre células y regular muchas reacciones bioquímicas. (Audesirk, T.; Audsirk, G; Byers, B. E.; 2017, p  76, 77.)

        Para entender mejor la estructura de esta membrana, se propuso el modelo del mosaico fluido, este fue creado por S. J. Singer y G. L. Nicolson.; el cual explica que la membrana celular consta de una doble capa de fosfolípidos con varias proteínas incrustadas.

        Una característica fundamental de la membrana celular es su permeabilidad selectiva, la cual actúa de manera que las proteínas solo permiten el paso de ciertos iones o moléculas. Para ello utiliza transportes pasivos o activos. En el primero no se ve un gasto energético por parte de la célula, además las sustancias se difunden a través de la membrana de acuerdo a sus gradientes de concentración. Por el contrario, los transportes activos  sí necesitan que la célula gaste energía y las sustancias se transporten en contra de sus gradientes de concentración. (Audesirk, T.; Audsirk, G; Byers, B. E.; 2017, p  91)

        La ósmosis es el proceso por el cual se difunde agua a través de la membrana celular desde una solución con menor concentración a una que esté más concentrada. Cuando la célula se ve expuesta a un líquido con mayor concentración que su interior, la presión osmótica hace que su volumen sufra cambios significativos. Se dice que la solución extracelular es isotónica cuando presenta la misma concentración que el interior de la célula, de manera que esta no sufre cambios. Cuando es hipotónica, el exterior tiene menor concentración que el interior; por lo tanto, el agua se difundirá hacia el interior de la célula. Por otro lado, cuando el exterior de la célula tiene mayor concentración que su interior, se le llama solución hipertónica y esta provoca una difusión de agua hacia el exterior de la célula. (Audesirk, T.; Audsirk, G; Byers, B. E.; 2017, p. 82 )

        La diálisis es un proceso donde se separan moléculas de soluto según su tamaño con la ayuda de una membrana con permeabilidad diferencial; es decir, una membrana con poros que facilitan el paso de moléculas pequeñas pero a las moléculas grandes les impide pasar. (Martínez, C.; 2014)

El presente experimento está diseñado para estudiar más a fondo los distintos procesos del transporte de sustancias a través de membranas.

MATERIALES Y MÉTODOS

        Se calculo la tasa de difusion, la cual es la distancia recorrida por el soluto en un tiempo determinado. Para dicho cálculo se utilizo la siguiente fórmula:

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        Para observar cómo el tamaño molecular afecta la tasa de difusión, se utilizó un agar como sustrato permeable el cual simuló un citoplasma. En una caja de petri se puso una capa fina de agar y se le perforó tres pozos pequeños. Se agregó una gota de safranina 360.85 g/mol, una de permanganato de potasio 158.034 g/mol y una de azul de metileno 270.37 g/mol a cada uno de los pozos. Seguidamente, se trasladó la caja de petri a una hoja blanca para observar mejor el proceso. Durante 40 minutos, con la ayuda de una regla, se midió la distancia recorrida por cada colorante cada 5 minutos.

        En el segundo experimento, se creó un sistema osmótico con la ayuda de papel celofán, el cual representó una membrana semipermeable que permitía el paso de agua pero no de moléculas más grandes a su poro. Se colectó 6 bolsas de diálisis con agua destilada (dH2O) y sacarosa, cada una tenía una concentración distinta (0.2 M, 0.4 M, 0.6 M, 0.8 M y 1.0 M). Seguidamente, cada bolsa de diálisis se pesó en una balanza. Luego, cada bolsa se colocó en un beaker que contenía dH2O y se esperó una hora, transcurrido este tiempo, las bolsas se sacaron y se volvieron a pesar.

        Ademas, se observó el efecto que la presión osmótica tiene sobre las células. Por lo cual, esta sección se dividió en dos partes dado que se analizó las células vegetales y animales por separado.

En el  caso de las células vegetales se observó al microscopio los cambios ocurridos en una hoja de la  planta Elodea al exponerse a soluciones con distintas concentraciones, estas fueron agua destilada, NaCl 0.9% y NaCl 5%.

Para el análisis en las células animales se observaron glóbulos rojos. Con la ayuda de una lanceta, se punzó la yema del dedo índice de una compañera para sacar tres gotas de sangre las cuales se colocaron en un tubo de ensayo y se le añadió 0.5 ml de 0.95% NaCl. Seguidamente, dicha solución se vio a través del microscopio  para observar la forma normal de los eritrocitos. Luego se tomó media gota de la solución de sangre y se agregó media gota de una solución de 0.6M sacarosa y se observó al microscopio.

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