Marcela Bernal MúneraMarcela Bernal MúneraBIOL3051BIOL3051

La membrana y el La membrana y el transporte celulartransporte celular

Laboratorio

7

Objetivos Describir los componentes de las membranas biológicas.Describir los componentes de las membranas biológicas.

Discutir los factores que pueden afectar la integridad de las Discutir los factores que pueden afectar la integridad de las membranas.membranas.

Explicar como la difusión y la ósmosis son importantes para la Explicar como la difusión y la ósmosis son importantes para la célula.célula.

Mencionar los Mencionar los factoresfactores que afectan la velocidad de difusión. que afectan la velocidad de difusión.

Explicar que son soluciones hipotónicas, hipertónicas e Explicar que son soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas.isotónicas.

Explicar que es osmolaridad en los tejidos.Explicar que es osmolaridad en los tejidos.

Las membranas celularesLas membranas celulares Las membranas celulares Las membranas celulares

son barreras selectivas son barreras selectivas que separan las células y que separan las células y forman compartimentos forman compartimentos intracelulares.intracelulares.

Entre sus funciones están:Entre sus funciones están:

• Permitir la entrada o Permitir la entrada o salida de molsalida de molééculas de la culas de la ccéélulalula o del organelo. o del organelo.

• Generar señales para Generar señales para modificar el metabolismo.modificar el metabolismo.

• Adherir cAdherir céélulas para lulas para formar tejidos. formar tejidos.

Composición de la Composición de la membranamembrana

Doble capa de Doble capa de fosofolípidos, fosofolípidos, proteínas y proteínas y carbohidratos:carbohidratos:

-- FosfolípidosFosfolípidos: : Barrera Barrera hidrofóbica hidrofóbica entre los entre los compartimentos compartimentos acuosos de la acuosos de la célula.célula.

Proteína Periferal Canal de

Transporte

Glicoproteína

Colesterol

Proteína Integral

Fosfolípidos

Proteína Periferal Canal de

Transporte

Glicoproteína

Colesterol

Proteína Integral

Fosfolípidos

Proteínaperiférica

Composición de la Composición de la membranamembrana

- ProteínasProteínas: Permiten paso de moléculas : Permiten paso de moléculas hidrofílicas a través de la membrana y determinan hidrofílicas a través de la membrana y determinan funciones específicas de la membrana, incluyen funciones específicas de la membrana, incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, adhesión, transductores de energía y enzimas.transductores de energía y enzimas.

- CarbohidratosCarbohidratos: Comunicación intercelular y : Comunicación intercelular y adhesión.adhesión.

- ColesterolColesterol: Determina la fluidez de la membrana.: Determina la fluidez de la membrana.

Características de la Características de la membranamembrana

La membrana es una estructura funcional La membrana es una estructura funcional activa, con mecanismos enzimáticos que activa, con mecanismos enzimáticos que desplazan moléculas específicas desplazan moléculas específicas penetrando o saliendo de la célula con un penetrando o saliendo de la célula con un gradiente de concentración.gradiente de concentración.

En las células En las células vegetalesvegetales existe una pared existe una pared celular que presenta numerosos orificios celular que presenta numerosos orificios diminutos por donde pueden pasar diminutos por donde pueden pasar sustancias de un lugar a otro.sustancias de un lugar a otro.

Características de la Características de la membranamembrana

El acceso de las sustancias depende de:El acceso de las sustancias depende de:

• La permeabilidad selectiva: para mantener la La permeabilidad selectiva: para mantener la homeostasis de la célula.homeostasis de la célula.

• El tamaño de las moléculas.El tamaño de las moléculas.

• La carga eléctrica: no polares o hidrofóbicas La carga eléctrica: no polares o hidrofóbicas (pasan por la capa de lípidos), las polares o (pasan por la capa de lípidos), las polares o hidrofílicas (pasan por los canales).hidrofílicas (pasan por los canales).

• Gradiente de concentración: Diferencia de Gradiente de concentración: Diferencia de concentración en 2 lugares.concentración en 2 lugares.

• La solubilidad. La solubilidad.

Movimiento Movimiento BrownianoBrowniano

• El movimiento que El movimiento que lleva a cabo una lleva a cabo una partícula muy partícula muy pequeña que está pequeña que está inmersa en un fluido.inmersa en un fluido.

Se caracteriza por Se caracteriza por ser continuo y muy ser continuo y muy irregular.irregular.

La trayectoria que La trayectoria que

sigue la partícula es sigue la partícula es en zigzag. en zigzag.

Es la fuerza motríz Es la fuerza motríz de la difusión.de la difusión.

ModeloModelo

DifusiónDifusión Es el movimiento de Es el movimiento de

moléculas de una moléculas de una región de alta región de alta concentración a otra de concentración a otra de menor concentración menor concentración producido (hasta que se producido (hasta que se iguala) por la energía iguala) por la energía cinética de las cinética de las moléculas.moléculas.

No requiere gasto de No requiere gasto de energía (movimiento energía (movimiento pasivo). Movimiento pasivo). Movimiento activo requiere gasto activo requiere gasto de ATP.de ATP.

OsmosisOsmosis El componente principal de la célula es el El componente principal de la célula es el

aguaagua, que actúa como , que actúa como solventesolvente (el (el agente que disuelve) de agente que disuelve) de solutossolutos orgánicos e inorgánicos. El movimiento orgánicos e inorgánicos. El movimiento de agua a través de una membrana de agua a través de una membrana selectivamente permeable se llamaselectivamente permeable se llama osmosisosmosis (difusión de agua) y sucede (difusión de agua) y sucede siempre del área de mayor concentración siempre del área de mayor concentración de agua (con menor concentración de de agua (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de de agua (con mayor concentración de soluto). soluto).

Cuando la célula contiene una concentración de Cuando la célula contiene una concentración de solutos mayor que su ambiente externo, se dice solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está en una que la célula está en una solución hipotónicasolución hipotónica, y , y como consecuencia, el agua entra a la célula como consecuencia, el agua entra a la célula causando que se expanda.causando que se expanda.

Si la concentración de solutos es mayor fuera de la Si la concentración de solutos es mayor fuera de la

célula, se dice que la célula está en una célula, se dice que la célula está en una solución solución hipertónicahipertónica; la; la célula pierde agua y se encoge.célula pierde agua y se encoge.

Si las concentraciones de soluto son iguales en Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una está en una solución isotónicasolución isotónica, donde, donde el el movimiento neto es cero movimiento neto es cero

OsmosisOsmosis

Comportamiento de la célula animal y la vegetal:

Célula animal: CrenaciónCrenación: ocurre : ocurre

cuando la célula está cuando la célula está expuesta a un ambiente expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga hipertónico y se arruga al perder agua.al perder agua.

HemólisisHemólisis: ocurre : ocurre cuando la célula está cuando la célula está expuesta a un ambiente expuesta a un ambiente hipotónico y explota al hipotónico y explota al llenarse de aguallenarse de agua

Célula vegetal: Plasmolisis: Plasmolisis: ocurre ocurre

cuando la célula está cuando la célula está expuesta a un ambiente expuesta a un ambiente hipertónico y pierde hipertónico y pierde agua. Se observan agua. Se observan areas blancas.areas blancas.

Turgencia: Turgencia: ocurre ocurre cuando la célula está cuando la célula está expuesta a un ambiente expuesta a un ambiente hipotónico y esta hipotónico y esta comienza a llenarse de comienza a llenarse de agua, pero no explota agua, pero no explota porque la pared celular porque la pared celular la protege.la protege.

Figura 12

Presión osmóticaPresión osmótica

Se entiende porSe entiende por presión osmótica presión osmótica la la presión que sería necesaria para detener presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.semipermeable.

Cuando una célula se sumerge en un Cuando una célula se sumerge en un líquido con diferente concentración a la líquido con diferente concentración a la de su interior, la presión osmótica puede de su interior, la presión osmótica puede ocasionar plasmólisis o turgencia.ocasionar plasmólisis o turgencia.

Presión osmóticaPresión osmótica Se entiende porSe entiende por presión osmótica presión osmótica la presión que la presión que

sería necesaria para detener el flujo de agua a través sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.de la membrana semipermeable.

Las células animales funcionan óptimamente en Las células animales funcionan óptimamente en ambientes isotónicos. En las células vegetales, sin ambientes isotónicos. En las células vegetales, sin embargo, cuando la vacuola se llena de agua, ésta embargo, cuando la vacuola se llena de agua, ésta ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a un punto donde se impida que entre más agua un punto donde se impida que entre más agua ((presión de turgenciapresión de turgencia) y la célula se encuentra ) y la célula se encuentra túrgida (firme), lo cual es el estado ideal de estas túrgida (firme), lo cual es el estado ideal de estas células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde agua, la célula sufre agua, la célula sufre plasmólisisplasmólisis al separarse la al separarse la membrana celular de la pared celular, lo cual suele membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal para la célula. ser letal para la célula.

Ejercicio 1. Osmolaridad en Ejercicio 1. Osmolaridad en ccéélulas vegetaleslulas vegetales

Observar cómo soluciones con diferentes molaridades Observar cómo soluciones con diferentes molaridades afectan el equilibrio y el funcionamiento de las células afectan el equilibrio y el funcionamiento de las células vegetales.vegetales.

Procedimiento:Procedimiento:1. Rotule 6 vasos para cada solución de sacarosa (0.1 a 1. Rotule 6 vasos para cada solución de sacarosa (0.1 a

0.6 M) y un vaso para agua destilada (0.0 M).0.6 M) y un vaso para agua destilada (0.0 M).

2. Añada 100 ml de la solución correspondiente a cada 2. Añada 100 ml de la solución correspondiente a cada vaso.vaso.

3. Con el sacabocado obtenga 7 cilindros de papa de 1 3. Con el sacabocado obtenga 7 cilindros de papa de 1 cm de largo (cubrirlos con papel toalla húmedo).cm de largo (cubrirlos con papel toalla húmedo).

4. Pese los cilindros de papa, anote el peso inicial para 4. Pese los cilindros de papa, anote el peso inicial para cada uno y transfieralos cada uno y transfieralos inmediatamenteinmediatamente a los vasos a los vasos rotulados.rotulados.

Ejercicio 1. Osmolaridad en Ejercicio 1. Osmolaridad en ccéélulas vegetaleslulas vegetales

5. Deje los cilindros en los vasos por dos horas.5. Deje los cilindros en los vasos por dos horas.

6. Saque los cilindros, remueva el exceso de agua 6. Saque los cilindros, remueva el exceso de agua con papel toalla y anote el peso final de cada con papel toalla y anote el peso final de cada uno. Asegurese de mantener saparados los uno. Asegurese de mantener saparados los cilindros correspondientes a cada vaso.cilindros correspondientes a cada vaso.

7. Anote si hubo cambios en textura (blandos o 7. Anote si hubo cambios en textura (blandos o duros) yduros) y anoteanote en la Tabla 1 el peso final de los en la Tabla 1 el peso final de los cilindros.cilindros.

8.8.Con los datos de la Tabla 1, calcule el cambio en Con los datos de la Tabla 1, calcule el cambio en peso para cada cilindro y prepare una gráfica peso para cada cilindro y prepare una gráfica señalando los cambios en peso. señalando los cambios en peso.

Cambio en peso (%) = peso final – peso inicial X

100

peso inicial

Tabla 1. Molaridades de las solucionesTabla 1. Molaridades de las soluciones0.00.0 0.10.1 0.20.2 0.30.3 0.40.4 0.50.5 0.60.6

Peso Peso inicial inicial (g)(g)

Peso Peso final (9)final (9)

Cambio Cambio en peso en peso (%)(%)

Nota: REPORTE CORTO DE LOS RESULTADOS DE ESTE EJERCICIO

* Osmolaridad: expresa concentración (número total de partículas/L de solución).

0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Cambio en

peso (%)

Osmolaridad

0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Cambio en

peso (%)

Osmolaridad

Gráfica cambio en peso vs molaridad

Nota: Seleccione una escala apropiada para el eje Y de la Nota: Seleccione una escala apropiada para el eje Y de la grgrááfica (el cero debe colocarse en el centro del eje). El fica (el cero debe colocarse en el centro del eje). El

aumento de peso se grafica sobre el cero y la disminución en aumento de peso se grafica sobre el cero y la disminución en peso se grafica debajo del cero.peso se grafica debajo del cero.

Se utilizará la planta de remolacha (Se utilizará la planta de remolacha (Beta vulgarisBeta vulgaris), cuyas ), cuyas células almacenan en la vacuola central el pigmento células almacenan en la vacuola central el pigmento violeta betacianina.violeta betacianina.

Procedimiento:Procedimiento:

1. Corte 6 pedazos de remolacha (1 cm) con un sacabocado 1. Corte 6 pedazos de remolacha (1 cm) con un sacabocado y cóloquelos en tubos de ensayo rotulados del 1 al 6.y cóloquelos en tubos de ensayo rotulados del 1 al 6.

2. Añada en el tubo 6, 3 ml de agua y llévelo al congelador 2. Añada en el tubo 6, 3 ml de agua y llévelo al congelador por 30 minutos.por 30 minutos.

3. Coloque en el tubo 5, 3 ml. de agua y póngalo en baño 3. Coloque en el tubo 5, 3 ml. de agua y póngalo en baño de hielo por 30 minutos.de hielo por 30 minutos.

4. Coloque en el tubo 4, 3 ml de agua y deje a temperatura 4. Coloque en el tubo 4, 3 ml de agua y deje a temperatura ambiente por 30 minutos.ambiente por 30 minutos.

Ejercicio 2. Efecto de la Ejercicio 2. Efecto de la temperatura sobre las temperatura sobre las membranas celulares.membranas celulares.

5. Añada al tubo 1, 3 ml de agua y colóquelo en un baño 5. Añada al tubo 1, 3 ml de agua y colóquelo en un baño de agua caliente a 70 °C por 1 minuto, después de 20 de agua caliente a 70 °C por 1 minuto, después de 20 minutos sacar el pedazo de remolacha del tubo.minutos sacar el pedazo de remolacha del tubo.

6. En un baño de agua a 55 °C haga lo mismo con el 6. En un baño de agua a 55 °C haga lo mismo con el tubo 2.tubo 2.

7. Repetir el proceso con el tubo 3, pero a 40 °C .7. Repetir el proceso con el tubo 3, pero a 40 °C .

8. Comparar intensidad de color al finalizar el experimento.

9. Coloque los resultados intensidad de color vs. temperatura en la tabla 2.

Ejercicio 2. Efecto de la Ejercicio 2. Efecto de la temperatura sobre las temperatura sobre las membranas celulares.membranas celulares.

Tabla 2. Efecto de la temperaturaTabla 2. Efecto de la temperatura

TuboTubo Temperatura (Temperatura (°C)°C) Intensidad de Intensidad de color color

11 7070

22 5555

33 4040

44 Ambiente (24)Ambiente (24)

55 Baño de hieloBaño de hielo

66 CongeladorCongelador

* (1 = menos intenso; 6 = mas * (1 = menos intenso; 6 = mas intenso)intenso)

Ejercicio preparado por instructor:Ejercicio preparado por instructor:1. En 6 tubos de ensayo colocar un pedazo de 1. En 6 tubos de ensayo colocar un pedazo de

remolacha de 1 cm.remolacha de 1 cm.

2. A los tubos 1, 2 y 3 se les añade 3 ml. de las 2. A los tubos 1, 2 y 3 se les añade 3 ml. de las siguientes soluciones en orden: metanol de siguientes soluciones en orden: metanol de 1%, 25% y 50%.1%, 25% y 50%.

3. A los tubos 4, 5 y 6 se les añade 3 ml de 3. A los tubos 4, 5 y 6 se les añade 3 ml de acetona a 1%, 25% y 50%.acetona a 1%, 25% y 50%.

4. Esperar 30 minutos, remover la remolacha 4. Esperar 30 minutos, remover la remolacha colocar los tubos en orden de mayor a menor colocar los tubos en orden de mayor a menor intensidad de color.intensidad de color.

Ejercicio 3. Efecto de los Ejercicio 3. Efecto de los solventes sobre las solventes sobre las

membranas celulares.membranas celulares.

Ejercicio preparado por instructor:Ejercicio preparado por instructor:

1.1. Rotule 4 tubos adicionales y añada lo Rotule 4 tubos adicionales y añada lo siguiente a cada uno:siguiente a cada uno:

Tubo a: 1 ml aceite + 1 ml acetonaTubo a: 1 ml aceite + 1 ml acetona Tubo b: 1 ml aceite + 1 ml metanolTubo b: 1 ml aceite + 1 ml metanol Tubo c: albúmina + 1 ml de acetonaTubo c: albúmina + 1 ml de acetona Tubo d: albúmina + 1 ml de metanolTubo d: albúmina + 1 ml de metanol

Ejercicio 4. Efecto de los Ejercicio 4. Efecto de los solventes sobre solventes sobre lípidos y lípidos y

proteínasproteínas ..

Ejercicio 5. Ejercicio 5. Transporte celular: Transporte celular: Difusión + movimiento brownianoDifusión + movimiento brownianoEn este ejercicio se estudiará el movimiento browniano de En este ejercicio se estudiará el movimiento browniano de

las mollas molééculas y el efecto de la temperatura sobre dicho culas y el efecto de la temperatura sobre dicho movimiento.movimiento.

Procedimiento:Procedimiento:1. Añada agua a temperatura ambiente a un vaso y a otro 1. Añada agua a temperatura ambiente a un vaso y a otro

vaso añada agua fría.vaso añada agua fría.

2. Deje reposar los vasos por 10-15 min para que no haya 2. Deje reposar los vasos por 10-15 min para que no haya movimiento del agua.movimiento del agua.

3. Añada cuidadosamente una gota de colorante a cada 3. Añada cuidadosamente una gota de colorante a cada

envase y observe la dispersión de la gota.envase y observe la dispersión de la gota. 4. ¿Afectó la temperatura la difusión del tinte? Explica tu 4. ¿Afectó la temperatura la difusión del tinte? Explica tu

observación.observación.

Procedimiento:Procedimiento:1. Cortar bolsas de diálisis de 15 cm. Doblarlas al final y hacer un nudo 1. Cortar bolsas de diálisis de 15 cm. Doblarlas al final y hacer un nudo

fuerte.fuerte.

2. Añadir mitad de solución de glucosa y mitad de almidón a la bolsa y 2. Añadir mitad de solución de glucosa y mitad de almidón a la bolsa y cerrar con un cordón (que se pueda abrir luego).cerrar con un cordón (que se pueda abrir luego).

3. Mezclar el contenido interno y observar el color.3. Mezclar el contenido interno y observar el color.

4. En un beaker con 100 ml de agua añadir varias gotas de solución de 4. En un beaker con 100 ml de agua añadir varias gotas de solución de yodo hasta tener un color dorado.yodo hasta tener un color dorado.

5. Poner la bolsa dentro del agua y esperar 30 minutos.5. Poner la bolsa dentro del agua y esperar 30 minutos.

6. Sacar la bolsa del agua y ponerla en un beaker vacio. Anotar el color 6. Sacar la bolsa del agua y ponerla en un beaker vacio. Anotar el color de las soluciones dentro y fuera de la bolsa y compárelas.de las soluciones dentro y fuera de la bolsa y compárelas.

7. Realizar prueba de Benedict para las soluciones.7. Realizar prueba de Benedict para las soluciones.

Ejercicio 6. Transporte celular: Difusión a través de una membrana

selectivamente permeable (diálisis).

Tubo 1: agua con sal + sangre de res (soluciTubo 1: agua con sal + sangre de res (solucióón n hiperthipertóónica).nica).

Tubo 2: agua + sangre de res (soluciTubo 2: agua + sangre de res (solucióón hipotn hipotóónica).nica).

Procedimiento:Procedimiento:• Rotular y preparar 4 laminillas:Rotular y preparar 4 laminillas:• laminilla 1: gota de sangre, coloque el cubreobjeto y laminilla 1: gota de sangre, coloque el cubreobjeto y

observe los eritrocitos bajo el microscopio.observe los eritrocitos bajo el microscopio.• Laminilla 2: gota de la mezcla del tubo 1, coloque el Laminilla 2: gota de la mezcla del tubo 1, coloque el

cubreobjeto. Observe bajo el microscopio y compare cubreobjeto. Observe bajo el microscopio y compare con laminilla 1. con laminilla 1.

• Laminilla 3: Repetir el procedimiento anterior con la Laminilla 3: Repetir el procedimiento anterior con la mezcla del tubo 2.mezcla del tubo 2.

Eritrocitos en ambiente hipertEritrocitos en ambiente hipertóónico: crenacinico: crenaciónónEritrocitos en ambiente hipotEritrocitos en ambiente hipotóónico: hemolisisnico: hemolisis

Ejercicio 7. Transporte celular: Osmosis en células animales.

Procedimiento:Procedimiento:1. Rotular 3 laminillas1. Rotular 3 laminillas

2. Laminilla 1: hoja de elodea con una gota de agua de 2. Laminilla 1: hoja de elodea con una gota de agua de la pecera (solución isotónica).la pecera (solución isotónica).

3. Laminilla 2: hoja de elodea con una gota de la mezcla 3. Laminilla 2: hoja de elodea con una gota de la mezcla agua + sal (solución hipertónica).agua + sal (solución hipertónica).

4. Laminilla 3: hoja elodea con una gota de agua 4. Laminilla 3: hoja elodea con una gota de agua destilada (solución hipotónica).destilada (solución hipotónica).

CCéélula vegetal en ambiente hipertónico: plasmólisislula vegetal en ambiente hipertónico: plasmólisisCCéélula vegetal en ambiente hipotónico : turgencialula vegetal en ambiente hipotónico : turgencia

Ejercicio 8. Transporte celular: Osmosis en células vegetales.

ElodeaElodea ( (hipotónicahipotónica))

ElodeaElodea ( (hipertónicahipertónica))

Medio isotónicoMedio isotónicoElodea Eritrocitos

Próxima semanaPróxima semana Parcial I (marzo 6): prácticas 1 al 6. Parcial I (marzo 6): prácticas 1 al 6.

Cambiaré mis horarios de atención del Cambiaré mis horarios de atención del martes al lunes de 3 a 5.martes al lunes de 3 a 5.

Prueba corta (10 ptos.): 4 preguntas de Prueba corta (10 ptos.): 4 preguntas de la práctica 7 y 1 de la 8.la práctica 7 y 1 de la 8.

Laboratorio 8. Respiración celular. Laboratorio 8. Respiración celular. Revise la presentación de power point.Revise la presentación de power point.

Traer bata y vestimenta adecuada.Traer bata y vestimenta adecuada.

Próxima semanaPróxima semana Elaborar reporte científico: Resultados del ejercicio Elaborar reporte científico: Resultados del ejercicio

1: Osmolaridad en células vegetales (12.5 puntos). El 1: Osmolaridad en células vegetales (12.5 puntos). El reporte debe ser en computador y debe tener:reporte debe ser en computador y debe tener:

- Texto describiendo los resultados más relevantes: (4.5 - Texto describiendo los resultados más relevantes: (4.5 ptos.)ptos.)

- Tabla con los datos (4 ptos.)- Tabla con los datos (4 ptos.)- Gráfica A MANO (4 ptos.)- Gráfica A MANO (4 ptos.)

• Recuerde que en los resultados no se discute. No Recuerde que en los resultados no se discute. No olvide todos los detalles que deben tener las tablas y olvide todos los detalles que deben tener las tablas y gráficas para estar bien construidas. SEA gráficas para estar bien construidas. SEA CONCRETO.CONCRETO.

• Recomendaciones: Haga su informe a tiempo, Recomendaciones: Haga su informe a tiempo, evítese inconvenientes, solo se recibirá en la fecha evítese inconvenientes, solo se recibirá en la fecha indicada.indicada.