Fisiologia Animal-Informe de Practicas N3

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PRÁCTICA N°3
FUNCIONES CELULARES: MECANISMOS DE TRANSPORTE: DIFUSIÓN Y
ÓSMOSIS
INTRODUCCIÓN
La célula es la unidad fundamental de todos los organismos vivos. Son responsables de
realizar todas las funciones vitales necesarias para la vida, como la producción de
energía, la síntesis de proteínas, la división celular, la reparación de tejidos, la
comunicación celular, la regulación de procesos bioquímicos, y la transmisión de
información genética. En el ámbito de la biotecnología, las células son la base de la
manipulación genética, la producción de proteínas recombinantes, la terapia celular y la
ingeniería de tejidos.
El transporte celular es esencial para el funcionamiento de las células, ya que permite el
movimiento de moléculas y sustancias a través de la membrana celular para llevar a cabo
funciones vitales como la respiración celular o la síntesis de proteínas, Asimismo,
permite a las células mantener el equilibrio interno y controlar su entorno externo.
Existen dos mecanismos de transporte celular: la difusión y la ósmosis. La difusión es el
movimiento de moléculas desde una región de alta concentración a una región de baja
concentración, hasta que se alcanza un equilibrio. Este proceso es impulsado por la
energía cinética de las moléculas. La ósmosis es un tipo de difusión que involucra el
movimiento de agua a través de una membrana semipermeable hacia una solución con
una mayor concentración de solutos. Es importante en la regulación del equilibrio hídrico
en las células.
En la presente práctica, se pretende ejemplificar el efecto de diferentes concentraciones
salinas sobre una célula animal y una vegetal, empleando soluciones salinas hipertónicas,
isotónicas e hipotónicas, analizando su reacción. Asimismo, se desea estudiar la
permeabilidad que posee la membrana celular.
MARCO TEÓRICO
La principal función celular y una de las más importante debido a que es la que se
encarga del transporte de solutos, moléculas, proteínas, entre otros es la membrana
celular presente en los seres vivos. Debido a que las membranas son la barrera para la
difusión de iones y moléculas, de una manera selectiva con la finalidad de que todo el
sistema funcione correctamente. En la membrana está presente proteínas que ayuda tanto
al transporte de moléculas para el metabolismo como en la creación y cambios de
gradientes electroquímicos, estos son bombas, canales, transportadores que pueden o no
requerir energía. Estos fenómenos de transporte se producen para mantener un equilibrio,
ante un desbalance de concentraciones, temperatura, cargas, potencial eléctrico.
- Bombas: Son proteínas transmembrana que transporta moléculas o iones esto en
contra de su gradiente de concentración implicando un gasto de energía, la energía es
obtenida de reacciones óxido reducción, hidrólisis de ATP.
- Transportadores: Son Proteínas transmembrana que usa gradientes electroquímicos
para mover moléculas en ambos lados de la membrana celular, encontramos a la
difusión facilitada siendo un transporte pasivo por el gradiente de concentración, este
implica un reconocimiento de la molécula. El transporte uniporte mueve esta
molécula a favor de gradiente, el cotransporte la traslación de dos moléculas o iones,
antiporte cuando ambos elementos van de manera opuesta, simporte si van en el
mismo sentido de la molécula.
- Canales: Son proteínas integrales que crean poros o conductos hidrofílicos, ambos
comunican los lados de la membrana, se abren o cierran dependiendo de las
condiciones, su función es regular los gradientes iónicos, alterando el potencial
electroquímico, siempre se da en favor al transporte de gradiente de concentración.
La difusión es el flujo de las moléculas que va desde una alta concentración a una baja
concentración, denominado gradiente de concentración es un movimiento aleatorio de las
partículas, relacionado a su energía cinética en donde las partículas se mueven hasta
chocar con otras, no se presenta pérdida de energía hasta que se distribuyan de manera
uniforme. Lo podemos observar en la disolución de tintes como el permanganato de
potasio en donde habrá colisión de moléculas con el soluto, hasta llegar a un equilibrio
dinámico.
Figura 1. Difusión de moléculas.
La ósmosis es un tipo de difusión en donde el solvente o agua pasa a través de una
membrana semipermeable, desde un área elevada concentración a una de baja
concentración. Este tipo de sistema se encuentra en todos los organismos unicelulares y
multicelulares porque están rodeados de agua.
- Solución Isotónica: Cuando en una solución, la concentración de los solutos es la
misma que la concentración dentro de una célula. Significa que la concentración de
agua es la misma dentro de la célula, está en equilibrio dinámico.
- Solución Hipotónica: Cuando una solución, la concentración de solutos es menor que
la concentración dentro de la célula, la concentración de agua es menor dentro de la
célula, obtendrá agua por ósmosis y se hinchará en tamaño.
En células animales, estas carecen de pared celular al hincharse puede ocurrir lisis
celular o estallar. En células vegetales presentan una pared celular rígida está es capaz
de resistir la presión y no lizarse, se denomina turgencia, da soporte y forma a las
plantas.
- Solución Hipertónica: Es cuando la concentración de solutos es mayor que la
concentración dentro de la célula.
En células animales, están perdiendo agua y se marchitarán o se denomina crenación,
debido a la pérdida de agua y disminución de presión dentro de la célula. En células
vegetales pierden agua de la vacuola central, se contraen la membrana plasmática y
citoplasma alejándose de la pared celular, por pérdida de agua y disminución de
turgencia, denominado plasmólisis.
Figura 2. Efecto de la concentración en una célula.
MATERIALES Y MÉTODOS
MATERIALES:
Biológico
● Muestra de sangre
● Rodajas de papas
● Hígado de pollo
Equipos
● Frascos con soluciones hipotónica
● Frascos con soluciones isotónica
● Frascos con soluciones hipertónica
● Láminas portaobjetos
● Láminas cubreobjetos
● Beakers
● Pipetas
● Pinzas
● Tijeras
● Bisturí
● Lanceta
METODOLOGÍA
Primero realizamos 3 cortes iguales en porte y grosor en la primera muestra biológica
que fue la papa para luego agregarlo a 3 beakers. De igual manera se hizo con el hígado.
Figura 3. Corte de muestras biológicas.
Después agregamos los 3 trozos de papa en 3 beakers y en cada uno se agregó las
diferentes soluciones hasta cubrir la muestra que fueron solución hipotónica, isotónica e
hipertónica, de igual manera se hizo con el hígado.
Figura 4.Muestras con solución hipotónica, hipertónica e isotónica
Luego agarramos una lanceta para colocar una gota de sangre en 3 láminas portaobjetos
para después echarle una gota de solución a cada lámina portaobjeto para finalmente
ponerle un cubreobjetos a cada una y observar en el microscopio en una resolución de
40x, para reconocer las diferentes soluciones en cada una.
Figura 5.Muestra sanguínea con soluciones
Finalmente al transcurrir aproximadamente una hora observamos las muestras biológicas
para ver la reacción que tuvieron en cada una de las diferentes soluciones.
RESULTADOS
Transcurrido el tiempo de observación se denotaron los cambios producidos tanto en la
muestra animal, como en la muestra vegetal.
En el caso de la muestra vegetal, se puede observar un cambio en la estructura de la
muestra tanto en solución hipertónica, como en solución hipotónica.
Principalmente,se observa una reducción en el tamaño de la muestra de papa en solución
hipertónica, debido a que las células han perdido presión de turgencia. En la solución
hipotónica, se observó un incremento del volumen de la papa, debido al incremento de la
turgencia. Debido a la naturaleza de la solución isotónica, no se observa un cambio
notable en la morfología de la muestra.
Figura 6. Resultado final de la muestra vegetal.
En el caso de la célula animal, el efecto se da de manera similar, influyendo además en la
textura de la muestra de hígado. En la soluciónhipotónica, la célula animal estallará
debido al movimiento neto de agua desde la solución hacia la célula. En el caso de la
muestra en solución hipertónica, las células se arrugan y mueren en un proceso conocido
como plasmólisis. Asimismo, la textura de la muestra se suaviza. En la solución isotónica
no se dan cambios notables.
Figura 7. Resultado final de la muestra animal.
Los resultados del análisis de muestras de sangre en distintas soluciones para observar el
efecto de la ósmosis, los resultados se observaron al instante para evitar muerte celular.
A. B. C.
Figura 8.Muestra de sangre 40x en: A. Solución isotónica, B. Solución hipertónica y C.
Solución hipotónica.
En este caso, no se pudo obtener una observación adecuada del comportamiento de
células sanguíneas en solución hipotónica.
DISCUSIÓN
En los resultados se puede observar que en la muestra de papa colocada en las tres
soluciones correspondientes con el mismo tamaño al registrarse sus medidas, la solución
isotónica mantuvo las características iniciales tanto de tamaño como de textura, esto nos
dice que la solución al estar en equilibrio no hubo un movimiento de solutos y solvente.
En cambio en la solución hipertónica, se observó una disminución de tamaño y la textura
de esta no estaba tan firme podemos decir que esto se debe a que las células perdieron
agua causando una salida de agua y por ende una disminución de volumen. Finalmente
en la solución hipotónica de la célula vegetal está aumentó su tamaño y al tacto estaba
muy firme y dura, debido a que las células se llenaron de agua caudado una turgencia en
las células.
Por otro lado, en las células animales, donde se empleó hígado al sumergirlo en las tres
soluciones distintas se observó en la solución isotónica las características se mantienen
no hubo aumento, ni disminución de volumen, en la solución hipertónica se observó una
ligera disminución de la muestra y al tacto estaba suave esto debido a la salida del agua
de la célula, finalmente en la solución hipotónica se observó un aumento de la muestra en
volumen sobre todo, como si estuviera inflamado y duro esto debido a la lisis o hemólisis
en este caso de la célula vegetal.
CONCLUSIÓN
1. En conclusión, la difusión y la ósmosis son mecanismos de transporte vitales para las
funciones celulares y para el correcto funcionamiento de los organismos vivos.
Comprender estos procesos es fundamental para entender cómo las células obtienen
nutrientes y eliminan desechos, y cómo los organismos mantienen el equilibrio de sus
fluidos.
2. Se concluyó que las muestras biológicas dieron el resultado que esperamos respecto a
las diferentes soluciones que utilizamos.
CUESTIONARIO DE LA PRÁCTICA N° 3
1. ¿Qué ha sucedido con el tamaño , forma y consistencia de las papas en las
distintas soluciones y por qué?
Se puede observar que en la muestra de papa colocada en la solución isotónica
mantuvo las características iniciales tanto de tamaño como de textura, esto nos dice
que la solución al estar en equilibrio no hubo un movimiento de solutos y solvente. En
cambio en la solución hipertónica, se observó una disminución de tamaño y la textura
de esta no estaba tan firme podemos decir que esto se debe a que las células perdieron
agua causando una salida de agua y por ende una disminución de volumen.
Finalmente en la solución hipotónica de la célula vegetal está aumentó su tamaño y al
tacto estaba muy firme y dura, debido a que las células se llenaron de agua caudado
una turgencia en las células.
2. Que ha sucedido con las características en la carne/hígado. Explicar en la misma
forma que la anterior pregunta.
Se observó en la solución isotónica las características se mantienen no hubo aumento,
ni disminución de volumen esto debido a que hubo un equilibrio entre el solvente y el
soluto de la muestra, por ende no uno un movimiento de partículas o moléculas, en la
solución hipertónica se observó una ligera disminución de la muestra y al tacto estaba
suave (se puede deber a que la célula sufrió de crenación), esto debido a la salida del
agua de la célula, finalmente en la solución hipotónica se observó un aumento de la
muestra en volumen sobre todo, como si estuviera inflamado y duro esto debido a la
lisis o hemólisis en este caso de la célula vegetal.
3. Construir una tabla similar a la siguiente:
4. Tomando en cuenta que un gran porcentaje de la composición celular está
compuesta por agua y que el tejido vegetal de la papa está compuesto por células,
plantea una hipótesis que explique éste fenómeno.
La turgencia en las células del tejido vegetal de la papa, se explica debido a que las
células de la papa tienen una alta concentración de iones de potasio y azúcares en su
interior, en comparación con el medio ambiente en el que se encuentran, en este caso,
agua. Al ser estos elementos solutos, se presenta una diferencia de concentración que
crea una gradiente osmótica, lo que significa que el agua tiende a entrar a las células
de la papa desde el medio ambiente para igualar las concentraciones de solutos entre
el interior y el exterior de las células.
Debido a que las células de la papa están rodeadas por una pared celular rígida, la
entrada de agua en el interior de la célula causa que la célula se hinche y que la pared
celular se estire. Este estiramiento de la pared celular crea la presión turgente que
mantiene a la célula rígida y en buena forma. Si la célula pierde agua debido a la
deshidratación, la pared celular se encoge y la célula se arruga.
Entonces, una hipótesis sobre este caso podría ser que la turgencia en las células del
tejido vegetal de la papa se debe a la entrada de agua en el interior de las células a
través de la ósmosis, y a la rigidez de la pared celular que mantiene la forma de la
célula.
5. Explique la teoría del mosaico fluido en las membranas.
El modelo de mosaico fluido describe la estructura de las membranas celulares como
estructuras compuestas por una doble capa de moléculas de fosfolípidos con cabezas
hidrofílicas hacia afuera y con colas hidrofóbicas hacia adentro. Esta bicapa lipídica
proporciona una base flexible y fluida para la membrana.
Además, el modelo se refiere al hecho de que la membrana está incrustada con varios
tipos de proteínas, lípidos y carbohidratos que están dispuestos en un patrón similar a
un mosaico. Estos componentes no están distribuidos al azar, sino que están
organizados en patrones y densidades específicos que son fundamentales para el
correcto funcionamiento de la membrana.
Las proteínas son un componente principal de la membrana celular y son responsables
de muchas de sus funciones. Algunas proteínas abarcan todo el ancho de la
membrana, formando canales o poros que permiten el paso de las moléculas. Otras
proteínas se encuentran en la superficie de la membrana y actúan como receptores que
reconocen y se unen a moléculas específicas. Adicionalmente, están involucradas en
el movimiento de la membrana o en el mantenimiento de su forma.
Asimismo, los lípidos se presentan como componentes esenciales de la membrana
celular. Además de los fosfolípidos que forman la estructura básica de la membrana,
también existen varios tipos de lípidos que están incrustados en la membrana. Estos
lípidos ayudan a mantener la fluidez de la membrana y también pueden actuar como
moléculas señalizadoras o participar en otros procesos celulares.
Los carbohidratos se encuentran en la superficie externa de la membrana y están
unidos a proteínas o lípidos. Estas cadenas de carbohidratos ayudan a identificar la
célula ante otras células y son importantes para el reconocimiento y la señalización
celular.
6. ¿Qué es ósmosis?
La ósmosis se refiere al proceso del movimiento espontáneo de moléculas de agua
desde una región de mayor concentración a una región de menor concentración, a
través de una membrana semipermeable, que sólo permite el paso de ciertas
sustancias.
La reacción se da con el fin de equilibrar la concentración de solutos a ambos lados de
la membrana. Cuando hay una mayor concentraciónde solutos en un lado de la
membrana, las moléculas de agua se moverán del lado de menor concentración de
soluto al lado de mayor concentración de soluto hasta que la concentración se iguale.
La ósmosis está estrictamente ligada a la tonicidad de una solución, pudiendo ser la
última:
● Hipertónica: En este caso, la concentración de solutos es mayor fuera de la
célula que dentro de la célula. Como resultado, el agua se mueve de un área de
alta concentración a un área de baja concentración, como consecuencia la
célula se encoge. Este fenómeno se da porque el agua se extrae de la célula
para diluir la mayor concentración de solutos fuera de la célula. En células
animales, esto se conoce como crenación.
● Isotónica: La solución es isotónica cuando la concentración de solutos es igual
en ambos lados de la membrana. Las moléculas de agua se mueven libremente
a través de la membrana en ambas direcciones, manteniendo el equilibrio de
solutos dentro y fuera de la célula. La célula permanece sin cambios en
tamaño y forma.
● Hipotónica: En una solución hipotónica, la concentración de solutos es mayor
dentro de la célula que fuera de la célula. Esto da como resultado, un efecto en
el que el agua se mueve de un área de alta concentración a un área de baja
concentración, ocasionando que la célula se hinche. Esto ocurre porque el
agua ingresa a la célula para diluir la mayor concentración de solutos dentro
de la célula. Este fenómeno se conoce como citolisis en células animales.
En los seres vivos es un proceso importante que permite el movimiento de agua y
nutrientes a través de las membranas celulares, ayudando a la supervivencia de las
células y del organismo en su conjunto. Regula el equilibrio del medio interno por lo
que es muy importante en varios procesos fisiológicos, como la función renal y el
mantenimiento de la presión arterial.
7. Que es plasmólisis. Que es hemólisis.
El movimiento del agua a través de una membrana con permeabilidad, por ósmosis,
como la membrana plasmática en respuesta a distintas concentraciones de solutos.
Cuando nos referimos a permeabilidad selectiva hablamos del paso del agua de iones
y moléculas pequeñas. En las soluciones cuando varía su concentración, siendo
hipertónica, hipotónica e isotónica.
Plasmólisis: Ocurre cuando las células vegetales pierden agua luego de estar en una
solución que tiene una mayor concentración de solutos que la célula, es decir una
solución hipertónica, el agua o solvente se mueve e ingresa a la célula debido al
movimiento de moléculas, ocasionando que el protoplasma, es decir, el material del
interior de la célula se contraiga y se aleje de la pared celular, se da un colapso de la
pared celular de la célula vegetal hasta muerte celular. Al ser un proceso que no
requiere energía es difícil de controlar y detener.
El responsable de la plasmólisis es la ósmosis debido a que es un tipo de difusión, hay
tipos de plasmólisis:
- Plasmólisis cóncava: Proceso que generalmente se puede revertir, cuando el
protoplasma y la membrana se alejan de la pared celular en algunos lugares
por la misma pérdida de agua, se observa la formación de bolsas de media
luna esto a medida que el protoplasto se desprende de la superficie de la pared
celular, si se coloca una solución hipotónica se puede revertir.
- Plasmólisis convexa: Es más grave porque en este tipo la célula se somete a
una plasmólisis compleja, aquí pierden demasiada cantidad de agua que la
membrana plasmática y el protoplasma se desprenden por completo de la
pared celular, se da un colapso de este llamado ctyorrhysis, no se puede
revertir causando la muerte de la planta por falta de agua.
Hemólisis: Es el proceso que se presenta cuando los glóbulos rojos de la célula
animal se desintegra o cuando se da lisis celular debido a que esta está expuesta a un
medio hipotónico, absorbiendo agua o dándose un ingreso agua o solvente a la célula.
Se da una deshidratación de los glóbulos rojos, debido al proceso de un medio
hipotónico.
8. ¿Qué es difusión?
La difusión es uno de los principales mecanismos de transporte celular. Es el proceso
de movimiento de moléculas o iones desde una región de alta concentración hacia una
región de baja concentración a través de la membrana celular. Este movimiento ocurre
hasta que se alcanza un equilibrio, donde la concentración de moléculas es la misma
en ambos lados de la membrana celular.
La difusión puede darse de dos maneras: difusión simple y difusión facilitada. En la
difusión simple, las moléculas pueden atravesar directamente la membrana celular sin
la ayuda de proteínas transportadoras. En la difusión facilitada, las moléculas se
mueven a través de proteínas de canal o proteínas transportadoras específicas que
facilitan su paso a través de la membrana celular.
Es un proceso pasivo, lo que significa que no requiere energía de la célula para
llevarse a cabo. Además, la velocidad de la difusión depende de la concentración de
las moléculas, la temperatura y la permeabilidad de la membrana celular. Además, es
esencial para la supervivencia de las células ya que permite la entrada de nutrientes y
la eliminación de desechos a través de la membrana celular. También juega un papel
importante en la regulación del equilibrio químico en el interior y exterior de la
célula.
9. ¿Qué es turgencia?
La turgencia es un fenómeno que ocurre en las células de las plantas, debido a la
presión osmótica que se produce cuando las células absorben agua. Cuando una célula
vegetal se coloca en una solución hipotónica, el agua ingresa a la célula a través de la
membrana celular, lo que hace que el protoplasto empuje contra la pared celular. Esta
presión contra la pared celular se conoce como presión de turgencia. La turgencia es
importante para la supervivencia de las plantas, ya que les permite mantener su forma
y rigidez.
Es esencial para la supervivencia de la planta, ya que ayuda en procesos como la
fotosíntesis, la absorción de nutrientes y el transporte de agua y minerales desde las
raíces hasta las hojas. La pérdida de presión de turgencia, por ejemplo, a través de la
pérdida de agua debido a sequías o enfermedades, puede hacer que la planta se
marchite y finalmente muera.
Está relacionada con la labor de los estomas, debido a que,permite el intercambio de
gases. Los estomas son pequeños poros en la superficie de las plantas. Son abiertos
gracias a la presión provocada por la turgencia que provoca una hinchazón, ya que la
pared interna del poro es más rígida que la pared del lado opuesto de la célula. A
través de estas aberturas se tiene una vía para que la entrada de dióxido de carbono,
siendo esencial para la fotosíntesis.
10. Qué es difusión simple
La difusión simple es un proceso de transporte pasivo de moléculas a través de una
membrana semipermeable. En este proceso, las moléculas se mueven desde una
región de alta concentración hacia una de baja concentración, siguiendo el gradiente
de concentración.
En la difusión simple, las moléculas pequeñas, no polares y liposolubles pueden
atravesar fácilmente la membrana, mientras que las moléculas grandes y polares
necesitan proteínas transportadoras para cruzar la membrana.
Este proceso es importante para muchos procesos biológicos, como la respiración
celular, la absorción de nutrientes en el intestino y la eliminación de desechos por los
riñones.(*)
11. Que es Transporte activo
El transporte activo es un proceso de transporte celular que requiere energía para
mover moléculas o iones en contra de un gradiente de concentración o electroquímico
a través de una membrana celular. A diferencia del transporte pasivo, que se produce a
favor del gradiente de concentración y no requiere energía, el transporte activo utiliza
energía en forma de ATP (adenosín trifosfato) para impulsar el movimiento de las
moléculas o iones en contra del gradiente.
Existen diferentes tipos de transporte activo, como la bomba de sodio-potasio, que
mueve iones de sodio y potasio en contra de su gradiente electroquímico para
mantener elequilibrio en la célula; la bomba de calcio, que transporta iones de calcio
hacia el exterior de la célula; y el transporte activo mediado por proteínas
transportadoras, que utiliza proteínas transportadoras para mover moléculas grandes,
como los aminoácidos, en contra del gradiente de concentración.
El transporte activo es fundamental para el funcionamiento celular y es necesario para
mantener la homeostasis en el organismo.
12. Funciones de la membrana plasmática.
La membrana plasmática es una capa doble de lípidos que recubre y delimita a las
células, sirviendo de frontera entre el interior y el exterior de la misma, y permitiendo
además un equilibrio fisicoquímico entre medio ambiente y citoplasma celular.
- Protege a la célula.
- Proporciona un entorno estable dentro de la célula.
- Se encarga del transporte de nutrientes dentro de la célula, esto por el paso de
sustancias seleccionadas, siendo un filtro tanto afuera como adentro y permite
desechar toxinas y desechos metabólicos.
- Se encarga del transporte de sustancias tóxicas fuera de la célula.
- Delimita la célula, separando un entorno de adentro y afuera. Es la primera
barrera de defensa en caso de agentes invasores.
- Tiene una alta selectividad al ingreso o salida de moléculas.
- Se encarga del intercambio de fluidos y sustancias entre el citoplasma y medio
ambiente, conservar el pH y carga de iones, controlando el balance de agua y
otras sustancias.
- Transmite información exterior de la célula, teniendo una respuesta o reacción
en procesos bioquímicos.
- Compartimentalización esto debido a que la membrana rodea toda la célula, en
donde hay contenidos diversos.
- Permite la interacción celular.
- La transducción de energía.
13. Cuál es la diferencia entre el fenómeno de Ósmosis en células vegetales y células
animales
En cuanto al comportamiento de la células cuando las colocamos en distintas
soluciones como isotónicas, solución hipertónica y solución hipotónica, como se pudo
comprobar en la práctica es que tienen a tener el mismo comportamiento, siendo la
principal diferencia la pared presencia de pared celular en las células vegetales, en
caso de las estas las células en vez de lizarse o romperse como sería en las células
animales, estas no se rompen debido a que su pared celular es capaz de resistir la
presión osmótica, y la presión de turgencia en caso de las células vegetales, evita que
la célula pierda la forma gracias a la misma pared celular.
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