Universidad del Norte. Laboratorio Multifuncional de Ciencias Biológicas. Robin Casalla
UNIVERSIDAD DEL NORTE ÁREA DE CIENCIAS BÁSICAS DPTO DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA LABORATORIO DE BIOLOGIA PRÁCTICA 4: TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA 1. Introducción Las células como sistemas vivientes realizan actividades a través de su membrana celular. Una de esas actividades es el intercambio de sustancias, que le permite a la célula absorber alimentos alimentos y excretar substancias substancias de deshecho. deshecho. El intercambio intercambio de sustancias sustancias con el medio se puede realizar a través de diferentes procesos entre los que se puede citar el transporte pasivo, en el cual no hay consumo de energía metabólica (ATP) y el transporte activo, en el cual hay consumo de energía metabólica debido a que el movimiento de sustancias se realiza en contra del gradiente de concentración y electroquímico. Una de las formas de transporte pasivo es el fenómeno de la difusión en el cual las sustancias migran de un luga lugarr en el que que la conc concen entr trac ació ión n de solu soluto to es mayo mayorr haci hacia a el luga lugarr en el que que la concentración de soluto es menor, atravesando una barrera semipermeable como lo es la membrana celular. La ósmosis es un caso especial de difusión. El proceso de ósmosis en los seres vivos se define como la difusión del agua a través de la membrana celular, de una región de baja concentración de soluto hacia una de alta concentración de soluto. El intercambio del agua entre la célula y su ambiente es un factor fundamental en el funcionamiento normal de la célula.
2. Objetivos • •
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Analizar la influencia de algunos factores sobre el fenómeno de difusión espontánea. Observa Observarr los cambios cambios morfoló morfológico gicos s que experim experimenta entan n los eritroci eritrocitos tos humano humanos s al ser colocados en soluciones de diferentes concentraciones. Analizar el fenómeno de la ósmosis y su efecto en los eritrocitos humanos. Observa Observarr los cambios cambios morfoló morfológico gicos s y de distribu distribució ción n de las subestr subestructu ucturas ras celulares celulares durante el fenómeno de ósmosis en células vegetales
3. Materiales • • • • • • • •
Cronómetro Goteros Beakers Microscopio Portaobjetos Cubreobjetos Tubo Tubos s de ensa ensayo yo Cinta de enmascarar
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Sangre Elodea Ag Agua del grifo Agua destilada Solución de Giemsa al 1% Solución de cloruro de calcio al 10% Solu Soluci ción ón de clor clorur uro o de sodi sodio o a dife difere rent ntes es conc concen entr trac acio ione nes s
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4. Procedimiento 4.1. Difusión Espontánea (Efecto de la concentración) 1. Tome cinco (5) tubos de ensayo, con la misma capacidad, y agregue en cada uno 5 mililitros de agua destilada. Rotúlelos con un número del uno al cinco. 2. Agregue a cada tubo un número determinado de gotas de Giemsa al 1%. Por ejemplo, una gota al tubo # 1, dos gotas al tubo # 2, y así sucesivamente hasta el tubo # 5. 3. Con la ayuda de un cronómetro o reloj, mida el tiempo que transcurre desde el momento de agregar la gota del colorante (tiempo 0) hasta que la distribución del mismo en el agua se hace uniforme (tiempo final). Este intervalo de tiempo se denominará tiempo de difusión. 4. Realice una gráfica en la que relacione el número de gotas del colorante, equivalente a la concentración de la sustancia a difundir, (variable independiente) con el tiempo que tardó en difundir el colorante hasta la uniformidad (variable dependiente). Discuta estos resultados.
4.2. Difusión Espontánea (Efecto de la temperatura) 1. Tome cuatro (4) tubos de ensayo, con la misma capacidad, y agregue en cada uno 5 mililitros de agua destilada. Rotúlelos con un número del uno al cuatro. 2. Coloque el tubo # 1 en un recipiente con hielo y espere unos minutos. Registre la temperatura del agua en el tubo. A continuación, agregue sobre la superficie del agua a una distancia estimada (fija), una (1) gota de Giemsa al 1%. Mida el tiempo que transcurre desde el momento de agregar la gota del colorante (tiempo 0) hasta que la distribución del mismo en el agua se hace uniforme (tiempo final). Este intervalo de tiempo se denominará tiempo de difusión. 3. En los tubos marcados como 2, 3 y 4 realice el procedimiento anterior pero colocándolos previamente en un recipiente con agua fría, a temperatura ambiente o en un baño termorregulador, respectivamente. 4. Realice una gráfica en la que relacione la temperatura del agua en los tubos de ensayo (variable independiente) con el tiempo que tardó en difundir el colorante hasta la uniformidad (variable dependiente). Discuta los resultados.
4.3. Osmosis en células animales 1. Coloque en un portaobjeto una gota de sangre, la cual ha sido extraída de un voluntario minutos antes de iniciar la práctica. Colóquele un cubreobjeto y observe al microscopio con los objetivos de 10X y 40X. Dibuje dos células y éstas se tomarán como muestra control. 2. Coloque en un portaobjeto una gota de sangre, agregue una gota de la solución señalada por el profesor. Colóquele un cubreobjeto y observe al microscopio con los objetivos de 10X y 40X. Dibuje dos células. 3. Repita el procedimiento anterior en otro portaobjeto, pero agregando una gota de la otra solución suministrada, antes de colocar el cubreobjeto. Dibuje dos células. En los dos casos anteriores, discuta los resultados para deducir si la solución es isotónica, hipotónica o hipertónica con respecto al interior de la célula. 2
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4.4. Osmosis en células vegetales 1. Coloque unas ramitas de elodea en cada uno de los beakers rotulados como Solución A, B, o C. Espere unos 5 minutos. 2. Tome una hoja de elodea de cada una de las soluciones anteriores, colóquela sobre un portaobjeto, agregue dos gotas del mismo medio de donde sacó la hoja y coloque un cubreobjeto. 3. Observe al microscopio con los objetivos de 10X y 40X. Dibuje dos células. En los tres casos, discuta los resultados para deducir cuál es la solución isotónica, hipotónica o hipertónica con respecto al interior de la célula.
4.5. Actividades para presentar en el Informe 1. Explique cuál es la relación entre la concentración o la temperatura de la solución y el tiempo de difusión. ¿Cómo se podría extrapolar esta observación a lo que sucede a nivel celular? 2. Realice un dibujo del fenómeno observado en las células sanguíneas y en las hojas de elodea. En dichos dibujos señale los medios hipotónicos, isotónicos o hipertónicos con respecto al interior de la célula y de ejemplos de soluciones que presenten este tipo de comportamiento.
5. Recursos en la Web http://science.nhmccd.edu/biol/bio1int.htm 6. Preguntas problemas para incluir en el Informe •
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Los glóbulos rojos se hinchan y estallan cuando son colocados en una solución hipotónica como el agua destilada. ¿Por qué no nos hinchamos y reventamos cuando nadamos en una piscina que contiene agua, la cual es hipotónica con respecto a nuestras células y fluidos corporales? Distintas células tienen membranas plasmáticas ligeramente diferentes. La de un Paramecium , p. ej., es sólo 1% tan permeable al agua como la de un glóbulo rojo humano. En base a la observación de los efectos de la ósmosis sobre los glóbulos rojos y una investigación del papel de las vacuolas contráctiles en el Paramecium , ¿qué función cree que tenga la baja permeabilidad al agua del Paramecium ? ¿Qué diferencias moleculares cree que pueden explicar esta baja permeabilidad al agua? La integridad de la membrana plasmática es indispensable para la supervivencia celular. ¿Podría el sistema inmunológico de un organismo aprovechar esto para destruir células extrañas que han invadido el organismo? ¿Cómo podrían las células del sistema inmunológico alterar las membranas de las células extrañas? Proponga un experimento para demostrar el proceso de difusión simple de solutos (diálisis) a través de la membrana plasmática.
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7. Características del Informe. El modelo que se presenta a continuación es una adaptación del modelo seguido en la publicación de artículos científicos e incluye lo siguiente:
1. Identificación. Título y Autores. 2. Resumen (máximo 100 palabras). Describir lo más relevante del experimento de manera 3.
breve y concisa. Introducción. Presentación del tema del experimento realizado y los contenidos más relevantes ( marco teórico) consultados en la literatura (Libros y Artículos de revistas especializadas).
4. Materiales y Métodos. Redacte con sus propias palabras la metodología general seguida durante el desarrollo del experimento. Escriba de forma ordenada y coherente el procedimiento general seguido y no es necesario que incluya una lista de materiales y reactivos utilizados durante el experimento.
5. Resultados y Discusión. Preséntelos en forma de párrafos concretos, tablas, gráficas o dibujos. En el caso de los dibujos de lo observado al microscopio se deben presentar enmarcados en un círculo. Además, es importante indicar el aumento total de la imagen dado por el microscopio utilizado. Las tablas, gráficas, o dibujos deben estar numeradas y rotuladas adecuadamente (Escribir un pie de figura con su descripción). Esta sección del Informe debe incluir la suficiente información sobre lo observado durante el experimento. La discusión de los resultados es una interpretación propia de los resultados obtenidos y las implicaciones que tienen. Aquí, se debe realizar un análisis de las tablas, gráficas o dibujos reportados como Resultados. Haga una comparación de sus resultados con los obtenidos o publicados por otros autores. En esta sección puede abordar o analizar las preguntas problemas planteadas. Las respuestas a las preguntas forman parte de la Discusión, pero no son la Discusión misma.
6. Conclusiones. Redacte las conclusiones teniendo en cuenta los objetivos planteados y aquellos alcanzados durante el desarrollo del experimento. Son el producto del análisis realizado sobre los resultados obtenidos. Escribirlas de manera breve, concisa y en forma numerada.
7. Bibliografía. Incluya la referencia completa de los Libros, Artículos de revistas, o búsquedas en Bases de Datos especializadas consultados y citados en la Introducción o en la Discusión.
NOTA: El Informe debe tener una extensión máxima de 8 páginas escritas en Word; letra Arial o Times New Roman tamaño 12; interlineado 1,5 líneas; sin espacios muertos entre títulos; y guardando los márgenes correspondientes establecidos por el Word.
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