PRACTICA Nº     01

O S M O S I S

RESUMEN: Al hablar de osmosis tratamos sobre una de las propiedades de membrana de nominada difusión, y esta no es mas que el paso de las moléculas de un soluto, debido a la energía cinética de las moléculas presentes en la solución, a que se difundan desde la zona donde se encuentran en mayor concentración hacia la zona donde se hallan en menor concentración. Para lograr esto no se requiere aporte externo de energía, sino que es suficiente con la energía cinética propia de las moléculas, y entre estas la más importante es el fenómeno de la difusión. En el caso particular del agua, la difusión simple se denomina osmosis. El pasaje de agua a través de la membrana u osmosis se lleva a cabo siempre en forma espontanea y muy rápidamente. El agua difundirá desde el compartimiento de menor concentración de solutos o medio hipotónico, al de mayor concentración de solutos o medio hipertónico, de modo tal de igualar las concentraciones en ambos compartimientos. Al cabo de un tiempo, el resultado serán dos medios isotónicos, o sea, la concentración a ambos lados de la membrana será la misma, y la practica se realizo de acuerdo a las indicaciones y observaciones de nuestro docente de curso y regidas a las reglas de bioseguridad del laboratorio.

Palabras clave: Osmosis, Difusión, hipotónico, hipertónico, isotónico, solución NaCl, SF. ,   bioseguridad.

SUMMARY: Speaking of osmosis we discuss one of the nominated properties of membrane diffusion, and this is but the passage of molecules of a solute due to the kinetic energy of molecules in solution, to give publicity from the area where they are in greater concentration toward the area where they are less concentrated. To achieve this requires no external power supply, but enough with the kinetic energy of the molecules itself, and among these the most important is the phenomenon of diffusion. In the case of water, simple diffusion is called osmosis. The passage of water through the membrane or osmosis occurs spontaneously and always in very quickly. The water spread from the compartment of lower concentration of solutes or hypotonic medium, the highest concentration of solutes or medium hypertonic, so to equal concentrations in both compartments. After a time, the result will be 2 / 2 isotonic, ie, the concentration on both sides of the membrane will be the same, and the lab is done according to the directions and observations of our current teaching and governed by the rules biosafety laboratory.

Keywords: Osmosis, diffusion, hypotonic, hypertonic, isotonic NaCl solution, SF. , Bio.

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I.           INTRODUCCION.

Paso de los materiales a través de las membranas El hecho de que una membrana permita el paso de las moléculas de cierta sustancia depende de la estructura de aquella y del tamaño y carga eléctrica de las moléculas. Se dice que una membrana es impermeable si no permite el paso de dicha sustancia.

Una membrana selectivamente permeable permite el paso de algunas sustancias pero no el de otras. La permeabilidad es una propiedad inherente a las membranas. Todas las membranas biológicas que rodean las células, núcleos, vacuolas, mitocondrias, cloroplastos y demás estructuras subcelulares son selectivamente permeables.

Al reaccionar a las condiciones ambientales cambiantes o a las diversas necesidades de la célula, la membrana puede resistirse al paso de un compuesto determinado en cierto momento mientras promueve el paso de otro. Mediante la regulación del tráfico químico la célula controla su propia composición. La distribución de iones y moléculas en el interior de la célula puede ser muy diferente a la del exterior.

En el mundo abiótico, los materiales se mueven pasivamente por procesos físicos como la difusión. En los seres vivos, los materiales también se mueven activamente por procesos fisiológicos como transporte activo, fagocitosis y pinocitosis. Estos procesos fisiológicos activos demandan un gasto de energía por parte de la célula.

(C. Morales 2004)

La existencia de la membrana plasmática que rodea las células, funciona como una especie de "muro comunicante" que separa dos compartimentos, el extracelular y el intracelular. Esta separación trae como consecuencia que las diferentes moléculas e iones se distribuyan de manera asimétrica estableciendo diferenciales de concentración y cargas eléctricas que promueven el intercambio entre ambos compartimentos. Estas moléculas e iones, pueden atravesar las membranas biológicas mediante diferentes mecanismos, dependiendo de la naturaleza polar, el tamaño de ellas y la diferencia de concentración.

Dentro del grupo de moléculas que pueden atravesar las membranas, el paso de agua es muy importante para las células, porque utiliza un mecanismo particular que puede contribuir a disminuir diferencias extremas en las concentraciones de las sustancias disueltas entre los compartimentos, permitir la adaptación celular al medio ambiente o causar la destrucción de la misma.

Este flujo de agua y/o de diferentes sustancias puede traer como consecuencia cambios en la morfología de célula que pueden ser apreciables al microscopio y que el estudiante aprenderá a identificar en esta práctica. Es por esto, que antes de iniciar este laboratorio los alumnos deberán consultar con anterioridad acerca de los diferentes mecanismos de transportes de moléculas por las membranas con permeabilidad selectiva.

(http://cellbio.utmb.edu/cellbio/cellsch.htm)

II.       BASES TEORICAS

II.1.      Ósmosis

La ósmosis u osmosis es un fenómeno fisicoquímico relacionado con el comportamiento del agua —como solvente de una solución— ante una membrana semipermeable para el solvente (agua) pero no para los solutos. Tal comportamiento entran a una difusión simple a través de la membrana del agua, sin "gasto de energía". La osmosis es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos.

II.2.     Mecanismo Osmótico

Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes (normalmente del tamaño de micras). Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.

Este último fenómeno implica no solo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas (y esto ocurre cuando las partículas que aleatoriamente vienen se equiparan con las que aleatoriamente van), sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica (p. ej. "existe una presión osmótica de 50 atmosferas entre agua desalinizada y agua de mar"), que esta en relación directa con la osmolaridad de la solución. El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.

Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución hipotónica) a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.

II.3.     Turgencia en la osmosis

En biología, turgencia (del latín turgens- turgentis; hinchar) determina el estado de rigidez de una célula, es el fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas celulares, las cuales se ponen tensas. De esto depende que una planta este marchite o firme. En términos médicos se denomina turgencia a la elasticidad normal de la piel causada por la presión hacia afuera de los tejidos y del liquido intersticial. Una parte esencial de la exploración física es la evaluación de la turgencia de la piel.

Este fenómeno esta íntimamente relacionado con la osmosis. La presión externa suele alcanzar en promedio 6 a 7 atmosferas, y a veces lo sobrepasa en mucho (una locomotora a vapor tiene entre 5 a 8 atmosferas de presión), con tanta presión interna las células se dilatan cuanto lo permite la elasticidad de las membranas, y por ende la resistencia de las células vecinas, es por eso que los órganos, como por ejemplo el  peciolo, el tallo, las hojas y frutos maduros se encuentren en ese estado de firmeza.

II.4.     Plasmólisis

Como fenómeno contrario se puede citar la plasmólisis, las células al perder agua se contraen, separándose el protoplasto de la pared celular. Cuando por ejemplo se amputa un órgano de la planta este se marchita en un determinado tiempo. También si la planta se encuentra un tiempo extendido a los rayos solares se produce un exceso de transpiración, provocando de esta manera la eliminación de vapor de agua al medio.

Las plantas dependen de la presión de turgencia para la elongación de sus células y por lo tanto para su crecimiento. Y usan este fenómeno para regular la transpiración a través de la apertura y cierre de las células estomáticas en estas mismas.

             II4.a      Hipotónico

La presión osmótica es la presión hidrostática producida por una solución en un volumen dividido por una membrana semi-permeable debido a la diferencia en concentraciones del soluto.

Una solución hipotónica, denominada también hipotona es una solución con baja concentración de soluto.

En Biología

En biología, una solución hipotónica es aquella que tiene menor  Concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula. Una célula  sumergida en una solución con una concentración mas baja de materiales disueltos, esta en un ambiente hipotónico; la concentración de agua es mas alta (a causa de tener tan pocos materiales disueltos) fuera de la célula que dentro. Bajo estas condiciones, el agua se difunde a la célula, es decir, se produce osmosis de liquido hacia el interior de la célula.

Una célula en ambiente hipotónico se hincha con el agua y puede explotar; cuando se da este caso en los glóbulos rojos de la sangre, se denomina hemolisis. Los organismos que viven en suelos de arroyos y lagos habitan en agua de lluvia modificada, que es un ambiente hipotónico.

 Las células animales sufren el fenómeno de citolisis, que lleva a la destrucción de la célula, debido al paso del agua al interior de ella. Por otro lado, en las células vegetales ocurre el fenómeno de presión de turgencia: cuando entra agua, la célula se hincha pero no se destruye debido a la gran resistencia de la pared celular.

             II4.b      Isotónico

La presión osmótica es la presión hidrostática producida por una solución en un volumen dividido por una membrana permeable debido a la diferencia en concentraciones del soluto.

El medio o solución isotónica es aquel en el cual la concentración de soluto esta en igual equilibrio fuera y dentro de una célula.

En hematología, se dice de las soluciones que tienen la misma concentración de sales que la grasa de la sangre, son isotónicas. Por tanto, tienen la misma presión osmótica que la sangre y no producen la deformación de los glóbulos rojos. Aplicando este termino a la concentración muscular, se dice que una concentración es isotónica cuando la tensión del musculo permanece constante variando su obesidad.

             II4.c      Hipertónico

La presión osmótica es la presión hidrostática producida por una solución en un volumen dividido por una membrana permeable debido a la diferencia en concentraciones del soluto.

En biología, una solución hipertónica es aquella que tiene mayor concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula. Si una célula se encuentra en un medio hipertónico, sale agua de la célula hacia el exterior, con lo que esta se contrae y la célula puede llegar a morir por deshidratación carbónica.

La plasmólisis es el fenómeno mediante el cual la célula se contrae en un medio hipertónico. La salida del agua de la célula continua hasta que la presión osmótica del medio y de la célula, sean iguales. Fenómenos similares ocurren al conservar alimentos en salmueras o jarabes concentrados de azúcar. Además este proceso hace parte de la osmosis acompañado del proceso isotónico e hipotónico. La célula animal sufre el fenómeno de cremación como consecuencia de la salida de agua de la célula ("arrugándose"). A su vez, en las células vegetales se produce la plasmólisis: cuando el agua sale del medio intracelular, el protoplasma se retrae, produciéndose un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular.

En detalle es la célula animal que se encuentra en un medio "HIPERTONICO" es cuando esta hace cremación, en el otro caso al encontrarse una célula vegetal en este mismo tipo de medio tendrá una plasmólisis. En el caso contrario a la hipertonicidad se encuentra la "HIPOTONICIDAD" la cual obliga a la célula animal a hacer una citó lisis (lisis=ruptura del cito=citoplasma) y en la célula vegetal ocurrirá el fenómeno de turgencia.

II.5.     PRESION OSMOTICA

La presión osmótica es una propiedad coligativa y es una de las principales características que deben tener en cuenta en las relaciones de los líquidos intersticiales e  extravasculares que constituyen el medio interno de un ser vivo. Un comportamiento que contiene soluciones de distinta concentración al medio extracelular que la rodea, creando una barrera de control de solutos.

Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es mas pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución, aumentando la presión (aplicación de fuerza en una determinada área, lo que se conoce como presión osmótica de la solución y representada con la letra griega Π). Al aumentar la presión osmótica, es posible detener el flujo de solvente (en general agua) a través de la membrana semipermeable e incluso revertirlo (hacer pasar solvente desde la solución al solvente puro, por ejemplo, transformando agua con algún soluto en agua pura). Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares.

(C. B. Tejada 2009)

III.    OBJETIVOS.

III.1.   Objetivo general.

v  Comparar los procesos físicos de difusión, osmosis  con el proceso fisiológico mediante el cual las moléculas se transportan a través de las membranas celulares.

III.2.  Objetivo especifico.

v  Visualizar y diferenciar los fenómenos de osmosis y en células y modelos celulares

v  Demostrar la importancia que tienen las concentraciones de distintas soluciones en el mantenimiento de la integridad de las células sobre la sangre

IV.     MATERIALES.

IV.1.    Materiales

ü Porta y Cubre Objetos

ü Tubos de ensayo

ü Algodón

ü Alcohol antiséptico

ü Lancetas estériles

ü Tubo de ensayo

IV.2.   Equipos

ü Microscopio.

IV.3.   Reactivos.

ü Soluciones:

ü Solución hipertónicas de cloruro de sodio  (NaCl)

ü Solución hipotónica de permanganato de potasio

ü Suero ringer al 0.9 %  (Suero fisiologico)

ü Goteros

IV.4.   MUESTRA.

ü sangre

V.        METODOS.

Procedimientos

V.1.        TOMA DE MUESTRA

1.       Usando un una torunda empapada en algodón se lava o se limpia la superficie del dedo de donde se tomara la muestra.

2.      Usando un estilete o lanceta estéril se procede ha hacer la punción e inmediatamente brotara la sangre.

3.      El cual se tomo en una porta objetos

4.      La muestra se toma de una misma persona en un número de 3 muestras en diferentes porta objetos.

Como se muestran en las figuras.

V.2.       APLICACIÓN DE LOS REACTIVOS

1.       Se toma los tres porta objetos con las muestras

2.      Y se las aplica los reactivo de la siguiente manera

a.      Al porta objetos Nº 1 se le agrega la solución hipotónica (cloruro de Sodio NaCl.)

b.      Al porta objetos Nº 2 se le agrega la solución hipertónica (Permanganato de Potasio)

c.       Al porta objetos Nº 3 se le agrega la solución isotónica (Suero Fisiológico)

De acuerdo a las indicaciones y observaciones de nuestro docente de curso anotamos cada uno de los procedimientos y agregamos los reactivos de acuerdo al orden en la que nos indico y como siempre cuidando de nuestra bioseguridad ya que trabajamos con muestras biológicas ya que es la sangre. Al finalizar esta fase obtuvimos lo que se muestra en las siguientes figuras.

3.      Luego de aplicar las soluciones le hacemos un homogenizado suave con un objeto para que los efectos sean uniformes.

v  De tal manera que en un determinado tiempo se produce el efecto de la difusión gracias a las gradientes de concentración que se generan al agregar las soluciones,  Como se muestran en las figuras

4.       Luego de cierto tiempo le colocamos los cubre objetos a cada uno de ellos y lo llevamos a observación al microscopio óptico.

VI.     RESULTADOS.

Con la realización de esta practica pudimos observar cada una de los efectos de las reacciones que causan las soluciones a los que sometimos a las muestras.

Y a la observación al microscopio óptico pudimos observar y tomar las siguientes imágenes que corresponden a los siguientes.

MUESTRA Nº 1	OBSERVACIONES
100x	Cálculos y resultados: - Solución isotónica: sangre y agua destilada. No presentan ningún cambio Por tener la misma concentración de solutos que el plasma sanguíneo, se mantendrán constantes A los 10 minutos Se mantienen
MUESTRA Nº 2	OBSERVACIONES
100x	Solución hipertónica: A A los 2 minutos Se observa que los hematíes permanecen en un estado normal. Aun no presenta cambios, pero si hay movimientos A los 4 minutos Los globulos rojos, tienen aspecto de ir inflandose, cada vez mas A los 6 minutos A medida que pasa el tiempo se van oxigenando cada vez mas, teniendo un aspecto hinchado A los 8 minutos Como presenta en su estado maximo de oxigenacion se hincharan este proceso se denomina TURGENCIA A los 10 minutos Los globulos rojos despues de tanto hincharse hicieron PLASMOLISIS que empezaran a arrugarse y a tomar apariencia de pasa.
MUESTRA Nº 3	OBSERVACIONES
100x	Solución hipotónica: A 40x A los 2 minutos Aqui los globulos rojos no presentaran aun cambios, solo presentaran movimientos A los 4 minutos Los hematies se vuelven mas largos y delgados, ya que ira perdiendo agua 45 A los 6 minutos Presentaran un aspecto aun mas deshidratado A los 8 minutos Los globulos rojos ya empiezan a destruirse A los 10 minutos Ya presentaran un aspecto de riego de sangre por la extrema deshidratacion que esta presenta.

VII. CONCLUSIONES.

La realización de la presente nos conllevo a entender y comprender que el agua  y las sustancias dentro del cuerpo se mantiene en dos compartimentos mayores, que se designan intracelular y extracelular de acuerdo a los tipos de líquido que contienen y estas se mantienes gracias a las gradientes de concentración efectos que son explicados por la difusión.

v Con esta practica pudimos visualizar y diferenciar los fenómenos de osmosis y en células y modelos celulares

v También se logro demostrar la importancia que tienen las concentraciones de distintas soluciones en el mantenimiento de la integridad de las células sobre la sangre

v El equilibrio de agua en el cuerpo esta controlado a través de la regulación del ingreso y excreción corporal.

VIII.  BIBLIOGRAFIA.