Universidad del Valle. Facultad de Ciencias Naturales. Células eucariotas II: Difusión y ósmosis Gámez J. D 1629814, Gutiérrez A.F 1629573, León D.S 1625846, Narváez G.A 1628873, Muñoz A.T 1630274. Santiago de Cali, 6 de Mayo del 2016.
Eukaryotic cells II: Diffusion and osmosis Gutiérrez A.F 1629573, Gámez J. D 1629814, León D.S 1625846, Narváez G.A 1628873, Muñoz A.T 1630274. Friday, May 6th, 2016.
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Resumen
Introducción Todos los seres vivos están conformados por una o más células y estas a su vez están compuestas de distintos orgánulos que se pueden apreciar con ayuda del microscopio, para poder lograrlo es necesario un buen manejo de este y un adecuado montaje; con esta idea se prepararon los montajes de células a observar de: la mucosa bucal, sangre humana, organismos celulares eucarióticos (protozoos), y placas pre-montadas de un tejido animal (ovarios de sapo) y cromosomas. A su vez se hizo la experimentación del fenómeno físico llamado difusión, tomando en diferentes tubos de ensayo, agua destilada y adicionando en cada uno de ellos distintas cantidades de gotas de azul de metileno al 1%, para así conocer el tiempo en el cual se logra la máxima difusión (tiempo de difusión) y continuamente se analizó la temperatura de difusión con ayuda de cuatro tubos de ensayo, cada uno con una gota, exponiéndolos a diferentes temperaturas (4, 25, 37 y 65 °C). Continuamente se realizó el montaje respectivo para el análisis de la difusión a través de una membrana semipermeable, llenando esta y amarrándola a una pipeta graduada de 1 mil para posteriormente sumergirla en un recipiente con agua destilada para observar el traspaso de soluciones dependiendo del gradiente de concentración. Finalizando con la observación de la ósmosis en diversos montajes de Elodea y con ayuda del microscopio se logró observar el comportamiento de los cloroplastos al agregar soluciones salinas con diferentes concentraciones (0.9% y 5%) y agua destilada. Objetivos Esta práctica se realizó con la idea de aprender a realizar los respectivos montajes para células animales, vegetales y protozoos logrando así reconocer e identificar diferentes orgánulos, funciones y características de estas; pudiendo así conocer y entender los procesos físicos químicos que suceden. Marco teórico La célula es la unidad mínima de todo organismo vivo, capaz de actuar de manera autónoma. Todo ser se considera vivo si al menos tiene una célula y que sea capaz de realizar las tres funciones vitales: reproducción, nutrición y relación. Las células varían dependiendo del organismo en su tamaño, reproducción, alimentación, composición; como ya se mencionó, existen organismos compuestos desde una célula (bacterias, protistas y algunos protozoos) y otros por dos o más (eucariotas), cada uno con características maravillosas e independientes unas de las otras. ● Las células eucariotas Son los organismos que dan origen a los reinos protistas, animal, vegetal y hongo; están formados por dos o más células, cada una con características distintivas como la existencia
de pared celular en las células vegetales, y particulares como un núcleo bien definido en las células animales. ● La célula animal Como su nombre lo indica, son las células que conforman a los animales, los cuales están formados por miles de millones de estas, en su mayoría heterótrofas y de respiración anaeróbica, unas características importantes son que, a diferencia de las células vegetales, estas carecen de pared celular lo cual ayuda a la intercomunicación con el medio y también su núcleo definido que lo delimita de otros orgánulos. http://biologiacecyt16.blogspot.com.co/2013/02/la-celula.html. ● La difusión Es un fenómeno físico que se dá en las moléculas, el cual consiste en el desplazamiento neto de partículas de una región de alta concentración a una baja, inducido por el gradiente de concentración. Existen dos tipos de difusiones, facilitada y simple, donde la primera es asistida por proteínas o transportadores integrados a la membrana, y la segunda es el proceso por el cual una sustancia atraviesa una membrana permeable sin ayuda, ni gasto de energía, siguiendo el gradiente de concentración. (Libro, biología Vida en la tierra 8va edición, Audesirk página G7) la ósmosis es la difusión de dos líquidos de diferentes concentraciones, se definen como medio hipotónico (baja concentración) o hipertónico (alta concentración), o gases separados por una membrana semipermeable, los cuales pasarán de una concentración más diluida a la más concentrada logrando así estabilizar la concentración final. https://milibrodebiologia.wordpress.com/tag/difusion/.
Metodología I.
OBSERVACION DE CELULAS ANIMALES 1. Células de la mucosa bucal Se tomó muestra de mucosa bucal de un hombre y se realizó el respectivo montaje, agregando en esta una gota de azul de metileno, terminado esto se pasó a observar. este mismo procedimiento se realizó con mucosa bucal de una mujer. 2. Células sanguíneas Se observaron las células sanguíneas de una gota de sangre previamente montada. Se dibujaron las células observadas y se caracterizaron los respectivos glóbulos blancos y rojos. 3. Observación de Protistas Se tomó una gota de agua estancada y se realizó el respectivo montaje, en primera parte se observó la gota de agua estancada sin ninguna sustancia, posteriormente se agregó una gota de lugol y se visualizó nuevamente. Para finalizar se adicionaron dos gotas de glicerina para así reducir la velocidad de los organismos y poderlos observar claramente. 4. Observación de tejidos animales Se observó una placa pre-montadas de la estructura de ovarios de sapos. 5. Observación de cromosomas humanos Se visualizó una placa premontada con cromosomas humanos, identificando la estructura, color y cantidad de cromosomas presentes en la placa. NOTA: Se realizaron esquemas y descripciones de lo observado en cada una de las muestras.
II.
DIFUSION Y OSMOSIS 1. Difusión 1.1 Se depositaron 10 ml de agua destilada en 5 tubos de ensayos y se agregó a cada uno un número de gotas de azul de metileno al 1.0% en el siguiente orden: TB.#1-1 gota, TB.#2-2 gotas y así sucesivamente. Posteriormente se tomó el tiempo de difusión de cada
una de las soluciones. Se realizó un gráfico donde el eje Y corresponde al número de gotas y el eje X el tiempo transcurrido de la difusión. Efecto de la temperatura sobre la difusión Se vertieron 10 ml de agua destilada en 4 tubos de ensayo, se expusieron a distintas temperaturas (4, 25, 37 y 65°C) y sucesivamente se añadió una gota de azul de metileno los respectivos tubos. Se tomó el tiempo de la distribución del colorante y se graficó en el plano cartesiano donde el eje Y es igual al valor de la temperatura y el eje X el tiempo transcurrido hasta la uniformidad. 1.2 Difusión a través de membranas En el extremo de una pipeta graduada de 1mL se amarrio firmemente una membrana semipermeable, se colocó una solución de rojo congo e introdujo en una vaso de precipitados con agua destilada, se registró el cambio en el volumen interno de la pipeta en X cantidad de tiempo 2. Osmosis 2.1 Se tomaron 3 hojas de elodea y se realizaron sus respectivos montajes, en la primer montaje se adiciono una gotas de solución salina al 0.9%, en el segundo se adiciono una gota de solución salina al 5 % y finalmente en el tercer montaje se vertió agua destilada. Cada una de estas muestras fueron observadas respectivamente haciendo uso del microscopio. Cabe mencionar que en cada una de las observaciones se realizaron esquemas y descripciones de lo observado. 2.2 Se observó un experimento previamente montado con 3 días de anticipación, el cual consistió en dos zanahorias expuestas a dos condiciones diferentes, una de estas se encontraba sumergida en agua mientras que la otra se encontraba sumergida en agua+NaCl. 2.2.1 Se describieron las características físicas de las zanahorias bajo ambas condiciones y se explicó el fenómeno ocurrido.
Resultados I.
OBSERVACION DE CELULAS ANIMALES 1. Células de la mucosa bucal OBJETIV O
ESQUEMA Muestra masculina
Muestra femenina
40X
DESCRIPCIÓN Muestra masculina
Muestra femenina
Se observaron las células de la saliva, sus respectivas membranas plasmáticas y sus núcleos.
Se visualizaron las células salivales, sus respectivas membranas plasmáticas y núcleos, además se pudo identificar el corpúsculo de Bar, el cual tenía una pigmentación verde-azulada
2. Células sanguíneas OBJETIVO
100X
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN Se pudo apreciar tres linfocitos de color púrpura intenso, de aspecto circular,. Se visualizó también varias plaquetas y los glóbulos blancos, Se identificó también gran cantidad de eritrocitos. Se determinó que
los eritrocitos vistos, uno era monocito, otros dos basófilos y un neutrófilo.
3. Observación de protistas. OBJETIVO
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN
10X
No se determinó ningún tipo de estructura o protista
40X
Se lograron identificar paramecios, stylonychia, Chlamydomonas, nematodo, spirostomum
4. Observación de tejidos animales OBJETIVO
4X
10X
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN Se apreciaron algunos folículos con formas ovaladas y regulares, sin embargo algunos otros se encontraban “rotos” debido a que el tejido se encontraba en formación. Se visualizó que dentro del folículo había muchos puntos pequeños color fucsia, los cuales corresponden a las células del tejido. Se observaron, con mayor
40X
enfoque, las células del tejido y se pudo identificar sus respectivas membranas plasmáticas.
5. Observación de Cromosomas humanos OBJETIVO
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN Se determinó que tenían distintas formas, y tamaños, además poseen una pigmentación rosa. Se contaron aproximadamente 46 cromosomas.
100X
Cuadro comparativo Tabla 6. Orgánulos observados en cada tipo de célula Orgánulos
Célula vegetal
Célula animal
Membrana plasmática
X
X
Núcleo
X
X
Pared celular
X
Cloroplastos
X
II. DIFUSIÓN Y ÓSMOSIS 1. Difusión 1.1 Difusión de gotas de azul de metileno N°Gotas
1
2
3
4
5
Tiempo Difusión (min)
16,39
12,13
7,57
5,10
2,30
GRAFICA EN EL PLANO CARTESIANO
DIFUSION 6 5 f(x) = - 0.28x + 5.43 4
N° Gotas
3 2 1 0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Tiempo difusion (Min)
Efecto de la temperatura sobre difusión Temperatura (°C) Tiempo Difusión (min)
4 12,45
GRAFICA EN EL PLANO CARTESIANO
25
37
65
37,16
3,50
3,12
DIFUSION EN TEMPERATURAS 70 60 50 40
TEMPERATURA °C
f(x) = - 0.69x + 42.47
30 20 10 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
TIEMPO DIFUSION (MIN)
2. Ósmosis ELODEA CON DIFERENTES SOLUCIONES
AGUA SIN AGREGADOS
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN
Se observó con el objetivo de 40x, alcanzando a ver alrededor de 29 células con su núcleos casi incoloros y gran cantidad de cloroplastos dispersos, moviéndose a través de la membrana y dentro de la célula. A diferentes profundidades, se pudo observar gran variación en la cantidad de cloroplastos, también se observan unas pequeñas estructuras de formas rectangulares, las cuales se reconocieron como cristales provenientes del agua.
SOLUCIÓN SALINA 0.9%
se observó con el objetivo de 40X y se pudo observar los cloroplastos dispersos por los espacios intracelulares, moviéndose hasta llegar a un punto de “equilibrio” donde frenaron el movimiento
SOLUCIÓN SALINA AL 5%
Se observaron las células vegetales, con su pared celular y núcleo transparente, y los cloroplastos aglutinados o agrupados en los espacios intracelulares, sin movimiento aparente además, parece que el color verde de los cloroplastos es más intenso, creemos que es debido a que se encuentran unos detrás de otros.
AGUA DESTILADA
Se observó que los cloroplastos no perdieron su movimiento y se mantenían igual a la primera observación
2.2 Observación Zanahorias en distintos medios ZANAHORIA SUMERGIDA EN MEDIOS
ESQUEMA
DESCRIPCIÓN
H2O
H20+ NaCl
Se observó que la zanahoria en este medio tenía varias rupturas en su superficie y por estas salía su pulpa. También se identificó una parcial despigmentación en su exterior Se observó que la zanahoria estaba deshidratada, y tenía una superficie rugosa, también se pudo identificar que tenía despigmentación en su exterior.
Discusión I. OBSERVACION DE CELULAS ANIMALES 1. Células de la mucosa bucal Se observó que en la muestra de la mucosa bucal masculina había ausencia de corpúsculos de Bar, es una masa heterocromatina (región genéticamente inactiva), a diferencia de las células salivales femeninas, las cuales si los contenían y se expresaban con pequeños puntos de color verde-azulado en el interior de las células, adheridas a la membrana nuclear. Esto se debe a que en las células de las mujeres uno de los dos cromosomas XX es condensado al azar y permanece así por siempre, es por eso que el corpúsculo de Bar (cromosoma X inactivo) se puede identificar sólo en las células femeninas. [1] Benjamin A. Pierce; Genética: Un enfoque conceptual, Capítulo 4, página 88 2.
Células sanguíneas Se observó una muestra de células sanguíneas en las cuales se pudo identificar eritrocitos, leucocitos y plaquetas. Sus diferencias radican en que los eritrocitos predominan ante los otros, estaban teñidos de color rosa, y no poseen núcleo debido a que lo pierden, para de esta manera aumentar el intercambio gaseoso, también debido a que no requieren sintetizar nuevas proteínas o lípidos y son formados en la médula ósea. Los glóbulos rojos tampoco requieren de mitocondrias ya que no necesitan un gasto de energía para el transporte de oxígeno y dióxido de carbono debido a que son arrastrados por el torrente sanguíneo.
http://es.slideshare.net/dfaguilera06/atlas-de-hematologia-celulas-sanguineas-carmenbeatriz-naranjo-aristizbal Los leucocitos estaban teñidos de color púrpura y se encontraban en menor cantidad, también se logró identificar su núcleo. Los glóbulos blancos son los encargados de intervenir cuando una sustancia extraña entra en un nuestro organismo, y actúa en defensa de este. Existen cinco tipos, que varían no solo en su forma sino también en la función que cumple cada uno, entre estos están: Neutrófilo, Eosinófilo, Basófilo, Linfocito y Monocito. https://books.google.com.co/books? id=JafM_NwLl7MC&pg=PA51&dq=observacion+celulas+sanguineas&hl=es&sa=X&ved =0ahUKEwi28L_ZysHMAhUHox4KHeDiDNEQ6AEIGzAA#v=onepage&q=observacion %20celulas%20sanguineas&f=false Las plaquetas se visualizaban como pequeños puntos, con una pigmentación púrpura igual a la de los linfocitos. son pequeñas células que circulan en la sangre, su funcion básicamente es reparar la estructura de los vasos sanguíneos cuando se encuentran dañados. Las plaquetas funcionan como una especie de “tapón” las cuales al percatarse de una fisura en la pared de las arterias, se aglomeran en gran cantidad para de esta manera parar la hemorragia. Fundación BBVA, 2007; Libro de la salud cardiovascular del Hospital Clínico San Carlos y la Fundación BBVAcapítulo 29, página 269 http://www.wfh.org/es/page.aspx?pid=942 3. Observación de protistos 4. Observación de tejidos animales 5. Observación de cromosomas humanos
II. DIFUSION Y OSMOSIS 1.1 DIFUSIÓN El proceso de difusión es el movimiento continuo de moléculas individuales en el que unas moléculas rebotan con la otra en direcciones aleatorias, a medida que pasa el tiempo estos
movimientos aleatorios producen un movimiento neto, de las regiones de alta concentración a las de baja concentración. Cuando estos movimientos no presentan factores que se opongan a ellos, el movimiento de las moléculas de las regiones de concentración alta a las de baja concentración continuará, hasta que esta sustancia está dispersa de manera uniforme en el fluido o en el aire. Cuando se encuentran en este estado de dispersión uniforme es denominado equilibrio dinámico, ya no hay gradiente de concentración, cuando sucede esto se dice que la sustancia ha alcanzado un equilibrio con su ambiente. Cuándo se agrega X números de gotas de colorante en X volumen de agua se presenta X tiempos de uniformidad o difusión debido a que las moléculas del colorante se dispersan en el agua desde la región de concentración alta de colorante, hacia el agua circundante, donde la concentración del colorante es baja. Al principio de la difusión se presenta un gradiente de concentración muy alta y el colorante se difunde con mayor rapidez. A medida que que disminuya las diferencias en concentración (entre el agua y el colorante), el colorante se difunde de forma cada vez más lenta. Ya explicado esto, se puede analizar el fenómeno ocurrido en las muestras. En el caso de las muestra 1 y 5 se obtuvo tal diferencia en los tiempos de difusión debido a que la cantidad de gotas del colorante introducido diferenciaba de una con la otra, es decir que en la muestra 1 se obtuvo mayor tiempo de difusión ya que el gradiente de concentración de la gota introducida era mucho menor al gradiente de concentración de las gotas introducidas a la muestra 5; en otras palabras entre mayor número de gotas, mayor concentración del colorante, mayor movimiento de moléculas y menor tiempo de difusión, obteniendo así una uniformidad o equilibrio dinámico con mayor rapidez.1 En el caso de las muestras a diferentes temperaturas se presentaron tal diferencia en los tiempos de difusión debido a que la dirección y velocidad de difusión de una sustancia está determinada por otros factores además del gradiente de concentración, como es el caso de la temperatura. la difusión es directamente proporcional a la temperatura, es decir que mayor temperatura, habrá mayor velocidad en el movimiento de las moléculas. 2 Cuando una sustancia se encuentra a una temperatura muy alta sus partículas tienden a desunirse 1 Audesirk, et al. (2003) La vida en la tierra. Sexta edición [En línea] https://books.google.com.co/books?id=uO486v7GcoC&printsec=frontcover&dq=audesirk+biologia+la+vida+en+la+tierra&hl=es& sa=X&sqi=2&redir_esc=y#v=onepage&q=difusi%C3%B3n&f=true Pág 60.
2 Silverthorn, et al. (2008) Fisiología Humana un enfoque integrado. Cuarta edición. 1ra reimpresión. Editorial médica panamericana. [En linea] https://books.google.com.co/books? id=X5sKQuyd8q0C&pg=PA134&lpg=PA134&dq=temperatura+en+la+difusion&source =bl&ots=ALe-IIl9lI&sig=7U57lj7m0xUYIPZm4l3hLnqC2c&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjf6bGR9sHMAhUHKB4KHci6C6EQ6AEITzAI#v=on epage&q=temperatura%20altas&f=true . Pág 134.
una de la otra, aumentando su energía cinética produciendo así mismo un movimiento o desplazamiento molecular más rápido y largo, por otra parte en el caso de temperaturas bajas es lo contrario a menor temperatura las partículas se condensan, disminuyendo su velocidad cinética y así mismo produciendo un movimiento o desplazamiento molecular más lento. 1.2 Difusión a través de membranas En este proceso se determinó que después de x cantidad de tiempo transcurrido el volumen de la pipeta aumenta 1ml. Este resultado se debe al fenómeno de transporte pasivo que permite una membrana semipermeable. Una membrana es una estructura que permite la separación entre lo que hay en interior y exterior de esta, es decir que hay considerables gradientes concentración de iones y moléculas entre un lado y otro de la membrana. En su papel la membrana proporciona dos tipos de movimiento: transporte pasivo y transporte activo. En este caso el transporte pasivo permitió que entraran y salieran sustancias bajando por gradientes de concentración. Este tipo de movimiento o transporte no requiere un gasto de energía, ya que la energía potencial que presentan los gradientes de concentración impulsa el movimiento y controla la dirección del movimiento, hacia adentro o fuera de la membrana.3 2. OSMOSIS La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, es decir la ósmosis es el proceso en el cual se equilibra la concentración de agua a ambos lados de la membrana. En la ósmosis se habla de alta concentración de agua o baja concentración de agua esto quiere decir que al añadir cualquier sustancia a agua pura esta desplaza alguna de las moléculas de agua, generando así un menor contenido de agua, Cuando más alta es la concentración de sustancias disueltas, menor será la concentración de agua. La ósmosis desempeña un papel importante en la vida de las células puesto que permite la regulación o equilibrio de la concentración del agua dentro y fuera de la célula. En el 1er ejemplar se obtuvo que no hubo ningún cambio en la estructura interna y externa de la célula, dado que no hubo cambio de gradiente de concentración en ninguno de las dos lados de la célula, en el 2do ejemplar de células vegetales con solución salina al 0.9% se obtuvieron tales resultados debido a que la solución tiene una concentración menor de soluto, produciendo así que la célula introdujera agua en su estructura interna e hinchado. Esto se da puesto que hubo un cambio de gradiente de concentración (agua) en la parte externa de la célula y está buscó un equilibrio en ambas partes de su estructura, estas soluciones son hipotónicas. Finalmente la célula en solución salina al 5% presentaba una concentración de sal alta (es 3 Audesirk, et al. (2003) La vida en la tierra. Sexta edición [En línea] https://books.google.com.co/books?id=uO486v7GcoC&printsec=frontcover&dq=audesirk+biologia+la+vida+en+la+tierra&hl=es& sa=X&sqi=2&redir_esc=y#v=onepage&q=difusi%C3%B3n&f=true Pág 61-63
decir, la solución tiene una concentración más baja de agua), esto produjo que saliera agua de las células por ósmosis, estas se encogieron, dejando salir agua de su estructura hasta llegar al equilibrio total en ambas partes de las células, estas son soluciones hipertónicas. 2.2 Observación zanahorias en distintos medios Se observaron dos zanahorias que fueron sumergidas en agua y en agua + NaCl respectivamente. Para el primer caso se obtuvo una solución hipotónica debido a que en el interior de la zanahoria se encontraba una menor cantidad de agua que en el lugar donde fue expuesta, es por esto que tiende a buscar un equilibrio entre ambas, por consiguiente tendrá que ingresar a la zanahoria gran abundancia de agua. De esta manera se puede determinar porque la zanahoria tiende a hincharse tanto e incluso a reventarse y formar rupturas en su superficie. http://www.um.es/molecula/sales06.htm Para el segundo caso se presenta una solución hipertónica debido a que se encuentra una mayor concentración de soluto (NaCl) en el medio externo donde fue expuesta la zanahoria, en contraste con la concentración intracelular, este es el motivo por el cual ésta pierde agua y se deshidrata, así pues tiende a verse su superficie rugosa. Editorial Universidad de Costa Rica, 2005; Bacteriología General: Principios Y Prácticas de Laboratorio- Página 157
Bibliografía