¡Descarga Membranas Celulares: Propiedades Selectivas y Transporte de Moléculas y más Diapositivas en PDF de Comunicación solo en Docsity!
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Objetivos
Al finalizar este laboratorio el estudiante podrá:
- Describir los componentes de las membranas biológicas.
- Identificar factores que afectan la integridad de las membranas.
- Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para las células.
- Mencionar factores que afectan la velocidad de difusión.
- Explicar qué son soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas.
- Explicar las diferencias en osmolaridad en los tejidos animales y vegetales.
I N T R O D U C C I Ó N
as membranas celulares son barreras selectivas que separan las células y forman compartimientos intracelulares. Entre sus funciones están:
La membrana celular está formada por una capa doble de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. (Fig; 7.1). Cada fosfolípido está compuesto por glicerol, ácidos grasos y fosfato, que en conjunto crean una barrera hidrofóbica entre los compartimientos acuosos de la célula. Las proteínas permiten el paso de moléculas hidrofílicas a través de la membrana, determinan las funciones específicas de ésta e incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas. Las proteínas periféricas están asociadas con las superficies, mientras que las integrales están incrustadas en la membrana y pueden atravesar completamente la capa doble. La función de los carbohidratos adheridos a las proteínas (glucoproteínas) o a los fosfolípidos (glucolípidos) es la de adhesión y comunicación intercelular. El colesterol , que es un esteroide (lípido), determina la fluidez de la membrana.
Laboratorio
L Regular el transporte de moléculas que entran o salen de la célula o del
organelo. Generar señales para modificar el metabolismo. Adherir células para formar tejidos.
F i g u r a 7. 1
Estructura básica de la membrana.
T R A N S P O R T E C E L U L A R : D I F U S I Ó N Y O S M O S I S
Para que la célula funcione eficientemente, debe mantenerse en la misma un ambiente estable conocido como homeostasis. Para mantener este equilibrio existen mecanismos para el transporte selectivo de materiales hacia el interior o exterior de la célula. Las membranas de la célula son selectivamente permeables , permitiendo el paso de algunas sustancias o partículas (moléculas, átomos, o iones), e impidiendo el paso de otras. Esta selectividad se debe a la capa doble de fosfolípidos de la membrana. La forma en que las moléculas pasan por la membrana depende en parte de la polaridad de las mismas. Las moléculas hidrofóbicas, o no polares, pasan con relativa libertad a través de la capa de lípidos, mientras que moléculas hidrofílicas, o polares, incluyendo el agua, y las moléculas de mayor tamaño, pasan a través de canales formados por proteínas transportadoras. La regulación del transporte de las moléculas, o la dirección en que se mueven depende de su gradiente de concentración (diferencia en concentración entre dos lugares).
Las moléculas se mueven constantemente debido a su energía cinética y se esparcen uniformemente en el espacio disponible. Este movimiento, llamado movimiento browniano , es la fuerza motriz de la difusión. Difusión se define como el movimiento natural de las partículas de un área de mayor concentración a un área de menor concentración hasta alcanzar un equilibrio dinámico , en el cual el movimiento neto de partículas es cero. La difusión no requiere gasto de energía por parte de la célula y por lo tanto es un movimiento pasivo. Cuando la célula transporta sustancias en contra de un gradiente de concentración (de un área de menor concentración a un área de mayor concentración) se requiere energía (ATP) y sucede movimiento activo.
Proteína Periferal (^) Canal de Transporte
Glicoproteína
Colesterol Proteína Integral
Fosfolípidos
Proteína Periferal (^) Canal de Transporte
Glicoproteína
Colesterol Proteína Integral
Fosfolípidos
Proteína periférica
E J E R C I C I O 7. 1
P R O P I E D A D E S D E L A S M E M B R A N A S
En los ejercicios que siguen a continuación se estudiará cómo algunos factores afectan el funcionamiento de las membranas celulares.
A. Efecto de la temperatura
En este ejercicio se usará la planta de remolacha ( Beta vulgaris ), cuyas células almacenan en la vacuola central el pigmento violeta betacianina.
M A T E R I A L E S
Por laboratorio: Agua destilada Baño de agua a 70 °C Baño de agua a 37 °C
Hielo Nevera
Por mesa:
Gradilla para tubos de ensayo Dos vasos de 150 a 200 ml Una remolacha Seis tubos de ensayo Vaso con hielo
Navaja Agarradera de tubo de ensayo Plato para calentar Aguja de disección Probetas o pipetas de 5 ml Sacabocado Termómetro Regla Marcador de cera
Envase con hielo Plato para calentar u hornilla
P R O C E D I M I E N T O
1. Corte seis pedazos de remolacha (15 mm de largo) con un sacabocado y colóquelos en tubos de ensayo rotulados del 1 al 6. 2. Añada 5 ml de agua al tubo 6 y colóquelo en el congelador por 30 min. 3. Añada 5 ml de agua al tubo 5 y colóquelo en el baño de hielo por 30 min.
4. Añada 5 ml de agua al tubo 1 y colóquelo en un baño de agua caliente a 70° C durante 1 min. Después de 20 min, remueva el pedazo de remolacha del tubo. 5. Deje que la temperatura del baño baje a 55 °C y haga lo mismo con el tubo 2. 6. Repita el procedimiento de arriba con el tubo 3 a 37 °C y con el tubo 4 a 20 °C. 7. Compare la intensidad de color de las soluciones en los tubos. 8. Coloque los resultados (intensidad de color vs. temperatura) en la Tabla 7.1.
Tabla 7.1 Efecto de temperatura Tubo Temperatura Intensidad de color (1 = menos intenso; 6 = más intenso) 1 70 °C 2 55 °C 3 37 °C 4 20 °C 5 En baño de hielo 6 En congelador
9. ¿Qué tubo mostró más intensidad de color? 10. ¿Qué indica la intensidad del color? 11. ¿Cómo afectan las temperaturas altas a las membranas celulares?
12. ¿Qué le pasa a las células en temperaturas bajas?
E J E R C I C I O 7. 2
T R A N S P O R T E C E L U L A R : D I F U S I Ó N Y O S M O S I S
A. Difusión
A.1. Difusión de moléculas en agua
En este ejercicio, se estudiará el movimiento browniano de las moléculas y el efecto de la temperatura sobre dicho movimiento.
M A T E R I A L E S
Por mesa:
Dos vasos de precipitación ( beakers ) Agua fría
Agua a temperatura ambiente Colorante vegetal
(a) (b)
F i g u r a 7. 4
7. Saque la bolsa del agua y colóquela en un vaso ( beaker ) vacío. Anote el color de la solución dentro de la bolsa y compárela con la solución en el primer vaso. 8. Realice la prueba de Benedict para las dos soluciones contenidas en las bolsas. 9. ¿Cuáles son los resultados de este experimento para las pruebas de yodo y de Benedict? Explique. 10. ¿Qué indican estos resultados? 11. ¿Qué característica tiene la membrana de diálisis que afecta los resultados?
B. Osmosis en células animales y vegetales
En los siguientes ejercicios se observará qué ocurre al poner células animales y vegetales en soluciones con concentraciones diferentes de solutos.
B.1. Células animales
Cuando los eritrocitos (células rojas) se encuentran en un ambiente hipotónico el agua les entra por difusión y sucede hemólisis (el rompimiento de una célula roja). Cuando la célula roja está en un ambiente hipertónico pierde agua, se encoge y sucede crenación. En este experimento se observará el comportamiento de las células rojas de la sangre en soluciones hipotónicas e hipertónicas.
M A T E R I A L E S ( P A R T E S B. 1 Y B. 2 )
Por mesa: Botellas con soluciones hipertónicas e hipotónicas) Botella con sangre de vaca (mantener en nevera) Elodea fresca Gradilla para tubos de ensayo Tubos de ensayo pequeños Goteros
Laminillas y cubreobjetos Agujas de disección Microscopio compuesto Lápiz de cera Papel toalla Papel de lente
P R O C E D I M I E N T O
1. Rotule tres tubos de ensayo: 1, 2 y 3 2. Prepare los tubos como sigue:
Tubo 1: 3 ml de solución hipotónica + 3 ml de sangre de vaca Tubo 2: 3 ml de sangre de vaca Tubo 3: 3 ml de solución hipertónica + 3 ml de sangre de vaca
3. Deje cada tubo reposar por dos minutos y observe la apariencia de la mezcla. 4. Rotule y prepare cuatro laminillas: Laminilla 1: Gota de la mezcla del tubo 1, coloque el cubreobjeto, observe bajo el microscopio. Laminilla 2: Gota de la mezcla del tubo 2, coloque el cubreobjeto, observe bajo el microscopio. Laminilla 3: Gota de la mezcla del tubo 3, coloque el cubreobjeto, observe bajo el microscopio. 5. ¿Qué le pasó a las células al entrar en contacto con cada una de las soluciones? ¿Por qué? 6. ¿En qué solución sucedió hemólisis de los eritrocitos y por qué? 7. ¿Por qué ocurrió la crenación? 8. ¿Qué indican los resultados acerca de la concentración de solutos en el plasma sanguíneo?
M A T E R I A L E S
Por mesa: Una papa mediana o grande Sacabocado Vasos desechables o beakers Papel toalla Pedazo de cartón Navaja
100 ml de solución de sacarosa de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 y 0.6 M Agua destilada (solución 0.0 M) Balanza y papel para pesar
P R O C E D I M I E N T O
1. Rotule seis vasos para cada solución de sacarosa (0.1 a 0.6 M) y un vaso para agua destilada (0.0 M). 2. Añada 100 ml de la solución correspondiente a cada uno (Fig. 7.5a). 3. Con el sacabocado obtenga siete cilindros de papa (Fig. 7.5b) de aproximadamente 5 cm de largo.
(a) (b)
F i g u r a 7. 5
4. Pese los cilindros de papa, anote en la Tabla 7.2 el peso inicial para cada uno.y transfiéralos inmediatamente a los vasos rotulados. 5. Deje los cilindros en los vasos durante 2 horas. 6. Saque los cilindros de los vasos y remueva el exceso de agua con papel toalla. Asegúrese de mantener separados los cilindros correspondientes a cada vaso. 7. Anote si hubo cambios en textura y anote en la Tabla 7.2 el peso final de los cilindros. 8. Con los datos de la Tabla 7.2, calcule el cambio en peso para cada cilindro y prepare una gráfica señalando los cambios en peso.
Cambio en peso (%) = peso final^ –^ peso inicial^ X 100 peso inicial
Nota : Seleccione una escala apropiada para el eje Y de la gráfica (el cero ya está colocado en el centro del eje). El aumento en peso se grafica sobre el cero y la disminución en peso se grafica debajo del cero.
Tabla 7.2 Resultados del experimento. Molaridades de la soluciones 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0. Peso final (g)
Peso inicial (g)
Cambio en peso (%)
9. ¿Se observó diferencia en la textura de los cilindros antes y después del experimento? ¿Por qué? 10. ¿Cuál es la variable independiente en este experimento? 11. ¿A qué molaridad de sacarosa se observa un cambio en la gráfica (dónde la curva va de negativo a positivo o viceversa)?
0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.
Cambio en peso (%)
Osmolaridad
0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.
Cambio en peso (%)
Osmolaridad
LABORATORIO 7: LA MEMBRANA Y EL TRANSPORTE CELULAR
Destrezas que el estudiante adquirirá a partir de este laboratorio:
**1. Trabajo individual y grupal; debe enfatizarse la división óptima de tareas por grupos.
- Técnicas de laboratorio y conceptos químicos básicos.
- Aplicaciones químicas y matemáticas a la biología.
- Comunicación escrita.
- Conceptos básicos de la investigación científica.
- Discusión oral.**
Manejo del laboratorio:
El instructor debe introducir el tema y dar las instrucciones, asegurándose de mencionar los términos que el estudiante debe conocer: Solvente, soluto, membrana selectivamente permeable, difusión, movimiento browniano, osmosis, solución hipertónica, solución hipotónica, solución isotónica, osmolaridad, presión de turgencia y plasmólisis. Debe guiarse la introducción para que el estudiante participe y conteste preguntas. También debe repasarse el modelo de las membranas biológicas y sus componentes principales. El orden de los ejercicios debe alterarse para optimizar el uso del tiempo; prepare el ejercicio 7.2.c primero, ya que requiere una incubación de 2 horas. A cada estudiante se le asignará un informe corto, para entregarse la próxima semana, acerca de los resultados de Ejercicio 7.2c (incluyendo tablas y gráficas).
Manejo del tiempo:
**1. Introducción ...............................................................................10 minutos
- Preparar el ejercicio de osmolaridad de la papa** **(Ejercicio 7.2c) ..................………………........................... 20 minutos
- Preparar el ejercicio sobre el efecto de la temperatura en la remolacha** **(Ejercicio 7.1a) ………………………………………………15 minutos
- Realizar el experimento de difusión en agua (Ejercicio 7.2 a.1)….10 minutos
- Comenzar el ejercicio de difusión de la membrana selectivamente** **permeable (Ejercicio 7.2 a.2) ............................................... 15 minutos
- Observar las laminillas de sangre (Ejercicio 7.2 b.1) ....................... 15 minutos
- Preparar la prueba de Benedict (Ejercicio 7.2 a.2) ........................ 10 minutos
- Resultados del Ejercicio 7.2 a.2 ....................................................... 15 minutos
- Resultados del ejercicio con remolacha (Ejercicio 7.1 a).....…… 10 minutos**
11. Observar laminillas deElodea (Ejercicio 7.2 b.2) ...................... 15 minutos
12. Recoger lo que se usó para las pruebas del Ejercicio 7.2............ 10 minutos
P L A N D E E N S E Ñ A N Z A P A R A L O S I N S T R U C T O R E S
**13. Prueba corta ................................................................................ 10 minutos
- Discutir los resultados de los Ejercicios 7.1 b, 7.2 a.2, y 7.2 b ... 15 minutos
- Recopilar los datos del Ejercicio 7.2c, recoger el laboratorio** y discutir resultados .....................................................................10 minutos
