Transporte a través de Membranas Biológicas: Estudio de la Tonicidad y Difusión, Ejercicios de Química Analítica

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TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS BIOLÓGICAS

Trabajo Práctico N°

Autores:

Rosero Adaro Miguel Angel;

Silva Camila Daiana;

Sosa Benítez Yanina Soledad

INTRODUCCIÓN:

En el presente informe de laboratorio, veremos los resultados y observaciones de dos experiencias realizadas, una referente al estudio del comportamiento de las células frente a variaciones de tonicidad del medio, y la otra a la difusión de moléculas a través de la membrana del glóbulo rojo. Para comprender y analizar los resultados, fue importante contar con algunos conceptos previos que desarrollaremos a continuación. Las células se encuentran delimitas por una estructura denominada membrana celular, que tiene la característica de ser selectivamente permeable, lo que significa que regula el paso de sustancias hacia adentro y fuera de la célula. Dicha función permite que la célula mantenga su homeostasis, integridad estructural y funcional. Según sea la sustancia que vaya a ingresar o salir de la célula, existen diferentes formas de transporte, los cuales pueden ser por transporte pasivo o activo. El transporte pasivo puede ser por difusión simple, donde moléculas pequeñas de soluto, se mueven de forma directa a través de membrana a favor de gradiente de concentración (de una zona de mayor a otra de menor concentración). Las moléculas de agua también ingresan por difusión simple, en un proceso denominado osmosis, que implica el movimiento de agua desde una región de mayor a una de menor concentración; estas moléculas pasan libremente en ambas direcciones, a diferencia de la mayoría de las moléculas de soluto que no pueden difundir libremente a través de la membrana. Las sales, azucares y otras sustancias se disuelven en el citosol de cada célula, y le dan una presión osmótica especifica. Según sea la concentración de solutos dentro de la célula y el exterior, será el movimiento de agua. Ahora podemos analizar el movimiento del agua según las características del medio donde introduzcamos una solución o célula. Si el medio es hipertónico, es decir, la concentración de solutos es mayor que en la célula, el agua tiende a salir. Si la concentración es mayor en la célula, el agua tiende a entrar en la célula, y este movimiento de agua hace que la célula se hinche e incluso explote, en este caso el medio se denomina hipotónico. En un medio isotónico, donde hay igual concentración de solutos, el agua ingresa y sale de la célula, pero el movimiento neto es cero, por lo que no habrá cambios en la célula. Existen otras moléculas que no pueden ingresar de las maneras mencionadas anteriormente, por ello en la membrana existen proteínas transportadoras especializadas que tienen la función de transportar a un soluto en particular, un ion especifico o una molécula polar. Este tipo de transporte también es pasivo y se denomina difusión facilitada. A continuación, veremos las experiencias realizadas en el laboratorio y analizaremos las observaciones y resultados obtenidos, para una mejor comprensión de los conceptos desarrollados anteriormente. (Ver Bibliografía)

Observaciones: Al observar en el microscopio, pudimos notar que en la gota de sangre con solución de NaCl 0,154 M los glóbulos rojos no presentaron cambios en su morfología. En la gota de sangre con solución de NaCl 3M, se observó que en este medio hipertónico ocurrió un crenado del glóbulo rojo, donde adquirió una forma tipo estrellada, lo que indica que hubo una perdida de H 2 O del glóbulo rojo. Glóbulos rojos con NaCl (0,154 M) sin cambios en su morfología. Glóbulos rojos con NaCl (3M) con cambios en su morfología (crenados).

Parte 2: Difusión de moléculas a través de la membrana del glóbulo rojo Objetivo: Evaluar la importancia del tamaño molecular y la hidrofobicidad en la difusión de moléculas a través de una membrana biológica. Materiales:  Soluciones:

• NaCl: 0,154 M
• NH 4 Cl: 0,154 M
• Urea: 0,30 M
• Glicerol: 0,30 M
• Sacarosa: 0,30 M  Suspensión de glóbulos rojos de carnero.  Pipetas Pasteur.  Tubos de hemolisis.  Nylon para inversión.  Agua destilada. Metodología empleada durante el TP: 1- Se colocó 4 ml de cada solución en los tubos de hemolisis de acuerdo con el siguiente esquema:
• Tubo 1: NaCl: 0,154 M
• Tubo 2: NH 4 Cl: 0,154 M
• Tubo 3: Urea: 0,30 M
• Tubo 4: Glicerol: 0,30 M
• Tubo 5: Sacarosa: 0,30 M
• Tubo 6: Agua destilada 2- Se agregó dos gotas de suspensión de glóbulos rojos al primer tubo, comenzamos a tomar el tiempo con un cronometro; homogeneizamos suavemente por inversión. 3- Se continuó con los otros tubos del mismo modo, agregando las gotas de suspensión y tomando el tiempo con cronometro para cada uno. Observamos continuamente los tubos. 4- Si se observó hemolisis total (donde la suspensión se tornó completamente translúcida) en un tubo, anotamos el tiempo final. 5- Se homogeneizó periódicamente los tubos donde no se haya completado la hemolisis.

En el cuanto al tubo de la sacarosa (5), se observó que no se produjo lisis y esto fue a causa de que la sacarosa necesita de proteínas transportados especializadas para ingresar a través de difusión facilitada y el glóbulo rojo no posee dichas proteínas. Cuando se observó el tubo del agua destilada notamos que ocurrió lisis inmediata a causa de que el agua ingresó rápidamente y rompió el glóbulo rojo. Conclusión: A partir de la primera experiencia pudimos observar claramente el cambio de la morfología del glóbulo rojo a consecuencia de la perdida de agua (glóbulo rojo crenado) en un medio hipertónico de NaCl 3M, comprobando los conceptos desarrollados en el inicio del informe. En la segunda experiencia, pudimos observar que hay distintos factores que pueden producir la hemolisis. Uno es el tamaño molecular, como en el caso de la urea y el glicerol, y su concentración. En el caso del NaCl (0,154M) no se produce lisis porque tiene la misma concentración, pero con el NH 4 Cl (0,154M) si se produce porque el NH 3 es capaz de incorporarse al glóbulo rojo. Con respecto a la sacarosa no se produjo lisis porque la membrana del glóbulo rojo no tiene proteínas transportadoras de sacarosa. Con ambas experiencias, pudimos observar y analizar en un caso empírico sobre los temas desarrollados en cuanto al tipo de transporte según la sustancia, el gradiente de concentración, el comportamiento de la célula, en este caso, en medios hipotónicos, isotónicos e hipertónicos. Bibliografía:

• Solomon Berg Martin. Biología. Novena Edición. Cengage Learning (2013). Parte 1: La Organización de la vida, 5. Membranas Biologicas.
• Campbell, Reece. Biología. Séptima Edición. Editorial Panamericana.