Ósmosis
y difusión a través de la membrana
Presentado por:
Andrés Marín
Cristian Martínez
Simón Moreno
Johana Ospina
Trabajo presentado como
requisito académico en la asignatura de Biología a la profesora Lina María
Arbeláez Arias
Universidad del Quindío
Facultad de Ciencias
Agroindustriales
Programa de Ingeniería de
Alimentos
Armenia, Quindío
2012
Osmosis Y Difusión A Través De Una
Membrana
Osmosis and Diffusion through a Membrane
Resumen
Las frutas, en
general, contienen más del 75% de agua y se echan a perder muy rápidamente, si
no se almacenan adecuadamente. Las técnicas de deshidratación osmótica, no sólo
permiten el almacenamiento de los frutos por un período más largo, sino también
conservar el sabor, las características nutricionales y evitar el deterioro
microbiano. La ósmosis es el movimiento del agua a través de una membrana
selectivamente permeable desde una zona de potencial hídrico de alta o baja
concentración de solutos. Por lo tanto se determinó la
velocidad de difusión a diferentes temperaturas con el objetivo de comprobar
cómo se realiza el intercambio de sustancias entre la célula y el medio
ambiente.
Palabras
Clave: Agua, osmosis,
concentración, soluto, turgencia, membrana, solubilidad, difusión.
Abstract
Fruits
usually contain more than 75% water
and spoil rapidly if
not stored properly, osmotic dehydration techniques, not only allows the storage
of fruits for a
longer period, but also preserves the flavor,
nutritional and prevents microbial spoilage. Osmosis is the movement of water through a
selectively permeable membrane from an area of high water
potential (low
solute concentration)
to a material of low
water potential
(high solute concentration). Thus the diffusion rate determined at different temperatures in order to check how
to perform the exchange of substances between the cell and the environment.
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KEYWORDS:
Water, osmosis,
concentration, solutes, turgor, membrane, solubility.
INTRODUCCIÒN
La difusión es el fenómeno en
donde una sustancia que se encuentra concentrada en sector se difumina hacia
otros sectores.
Esto mismo pasa en las
células. El agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y otras pocas moléculas simples difunden con
libertad a través de las membranas celulares.
El dióxido de carbono y
oxigeno, ambos no polares, son solubles en líquidos y se mueven fácilmente a través de la bicapa lipidica de la membrana.
A pesar de su polaridad, las moléculas de agua, así como otras moléculas
polares no cargadas, difunden rápidamente a través de la Bicapa, siempre y
cuando sean suficientemente pequeñas. El pasaje se produce a través de la
abertura momentánea resultante de los movimientos de las moléculas lípidos. La
permeabilidad de la membrana a estos
solutos varía inversamente con el tamaño de las moléculas, es decir, a mayor
Tamaño de la molécula, menor será su capacidad de atravesar la membrana. (Curtis. H, ET AL, 2000)
La difusión también es una vía
principal para el movimiento de las sustancias dentro de las células. Uno de
los mayores factores que limita el tamaño celular es que el movimiento de
sustancias depende de la difusión, un proceso esencialmente lento, excepto
cuando las distancias a recorrer son muy cortas. (Curtis, H ET AL, 2000)
La osmosis es un proceso natural que ocurre en todas las
células vivas. Esta permite la vida de todos los seres tanto animales como
vegetales, al inducir que el agua fluya por difusión desde zonas donde se
encuentra relativamente pura, con baja concentración de sales, a zonas donde se
encuentra con alta concentración a través de una membrana semipermeable. El
resultado final es la extracción de agua pura del medio ambiente.
Una membrana semipermeable es cualquier membrana animal,
vegetal o sintética en que el agua puede penetrar y traspasar con mucha
facilidad que los otros componentes que se encuentran en solución en ella.
El organismo osmótico de agua a través de la membrana
celular, selectivamente permeable, causa algunos problemas cruciales a los
seres vivos. Estos problemas varían si los organismos o las células son hipotónicos, isotónicos o
hipertónicos con relación al ambiente.
Sin embargo muchas tipos de células viven en un ambiento
hipotónico. (Curtis, H ET AL, 2000)
Dos soluciones pueden ser mutuamente isotónicas entre sí,
o una puede ser relativamente hipertónica y la otra relativamente hipotónica.
En el comportamiento liquido de todas las células vivas
están disueltas sales, azucares y otras sustancias que contienen a dichos
líquidos alguna presión osmótica. Cuando una célula se coloca en un líquido que
contiene exactamente la misma presión osmótica, no ocurre movimiento neto de
moléculas de agua al interior o exterior de la célula, de modo que esta no
aumenta ni disminuye de tamaño. Se dice que tal liquido es isotónico o isoosmòtico.
(Solomon ET AL 2001)
Si el líquido circundante
posee concentraciones de sustancias disueltas mayores que la
correspondiente al interior de la célula, tiene presión osmótica mayor que esta
y se dice que es hipertónico o hiperosmotico respecto de la célula. Dado que
la solución hipertónica tiene menor concentración efectiva de agua
por osmosis. Cuando el líquido circundante tiene concentración de material disuelto menor que
la célula, también posee presión osmótica menor y se dice que es hipotónico o hipo
osmótico respecto a la célula, de modo que el agua entra en esta y hace que
aumente de tamaño. (Solomon ET AL 2001)
MATERIALES
Y METODOS.
Efecto
de los factores ambientales en la permeabilidad celular: Se realizo cortes de remolacha en cuadritos de 1cc.
En un tubo de ensayo se
coloco tres cuadritos de remolacha+ agua.
En un segundo tubo de ensayo se coloco tres cuadritos de
remolacha + agua con hielo, y por ultimo en un tercer tubo de ensayo se coloco
tres cuadritos de remolacha + agua caliente. Con el objetivo de determinar qué
factores ambientales afectan la permeabilidad celular.
Velocidad
de difusión: en un tubo de
ensayo se adiciono 5ml de agua destilada+ 1 gota de permanganato de potasio
(KMNO4).
En un tubo de ensayo se adiciono 5ml de agua destilada+ 3
gotas de permanganato de potasio (KMNO4).
Y en un último tubo de
ensayo se adiciono 5ml de agua destilada + 5 gotas de permanganato de
potasio (KMNO4). Con el objetivo de determinar el tiempo de difusión.
Temperatura:
en un tubo de ensayo se agrego
5ml de agua helada + 2 gotas de permanganato de potasio (KMNO4).
En un tubo de ensayo se adiciono 5ml agua corriente + 2
gotas de permanganato de potasio (KMNO4).
Y en el último tubo de ensayo se adiciono 5ml de agua
caliente + 2 gotas de permanganato de potasio (KMNO4). Con el objetivo de
determinar velocidad de difusión y cómo influye la temperatura en la difusión.
Osmosis:
se observo catafilo de cebolla + 2 gotas de cloruro de sodio. Para
observar soluciones isotónicas, hipotónicas y hipertónicas.
RESULTADOS Y DISCUSION
Haciendo
las observaciones respectivas se determino como afectan los factores
ambientales en cada una de las muestras. (Tabla 1)
TABLA 1. Cambios
que presenta la remolacha con agua caliente, agua corriente y agua helada
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15 min.
|
30 min.
|
45 min.
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|
1. tubo agua
corriente + 3 trocitos de remolacha
|
++
|
0
|
0
|
|
2. tubo agua + hielo
+ 3 trocitos de remolacha
|
+
|
0
|
++
|
|
3. tubo agua +
calentar + 3 trocitos de remolacha
|
+++
|
0
|
0
|
Al realizar el procedimiento se puedo concluir que, a
menor temperatura menor es el grado de intensidad de coloración en el agua.
Velocidad
de difusión: Al adicionar las
gotas de permanganato de potasio (kmno4)
al agua destilada hubo una reacción en un tiempo determinado. (Tabla 2).
Tabla
2. Tiempo de duración entre el
agua destilada y el KMNO4.
|
1. tubo + agua
destilada + 1 gota KMNO4
|
2 min
|
|
2. tubo + agua
destilada + 3 gotas KMNO4
|
20 seg.
|
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3. tubo + agua
destilada + 5 gotas KMNO4
|
10 seg.
|
Temperatura:
La reacción entre diferentes
condiciones de temperatura más el KMNO4 se muestra en la (Tabla 3)
Tabla
3. Factores ambientales que
determinan la reacción de la difusión.
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1. tubo + 5 ml agua
helada + 2 gotas de KMnO4
|
15 min.
|
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2. tubo + 5 ml agua
llave + 2 gotas de KMnO4
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3 min.
|
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3. tubo + 5 ml agua
caliente + 2 gotas de KMnO4
|
8 seg.
|
Se pudo determinar que cuanto más baja este la
temperatura mucho mas va a tardar el proceso de difusión.
Osmosis:
Al realizar la observación de
un catafilo de cebolla con los diferentes aumentos observamos pared celular,
pero al adicionarle cloruro de sodio se observo en soluciones isotónicas
hipotónicas y hipertónicas. (Fig. 1)
Por tanto podemos concluir que
algunas sustancias pasan al interior o al exterior de las células y se mueven
dentro de estas mediante la difusión.
Cuando se coloca una célula en
una solución isotónica, la molécula de agua puede entrar y salir de la célula,
como en la bolsa de diálisis.
En un ambiente hipotónico, la vacuola de una
célula vegetal se llena, pero la pared celular rígida impide que las células se
expandan
Helena Curtis, N. Suc Barnes, Adriana Schnek, Graciela
Flores. (2000) Biologia 6 Edc. Editorial Panamericana.
Solomons, Berg,
Martin, Mc. Graw Hill. (2001) Biologia 5
Edicion, Internacional, Editores S, A De C, V.
ANEXOS
Indique
algunos procesos biológicos en plantas,
y animales relacionados con la osmosis.
Estos procesos son: la
nutrición, la circulación, la respiración, la excreción.
Entendiendo por ósmosis el pasaje a través de la membrana celular semipermeable
sin gasto de energía por tanto se habla de transporte pasivo.
En los vegetales el agua se encuentra a mayor concentración fuera de ellos que
en su interior y las moléculas de agua por ósmosis ingresan a la planta.
En los protozoos no existe sistema de transporte alguno y los productos de
excreción disueltos en el agua se eliminan a través de las vacuolas
relacionadas con la ósmosis.
Escriba
tres mecanismos que permitan el transporte e intercambio de sustancias a través
de la membrana
Transporte pasivo o difusión:
El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la
membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que
va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga
eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde
hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el
cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor
concentración (un medio hipotónico).
Difusión facilitada:
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los
canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder
difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y
algunos otros monosacáridos. Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la
membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de
una proteína.
Algunas proteínas de membrana trasmiten señales a
células vecinas, y otras son receptores que participan en el reconocimiento
celular, con lo que permiten a la célula identificarse entre si para
actividades tan diversas como unirse en tejidos o con fines de defensa interna.
Que
se entiendo por organismo osmofilicos?
Un organismo osmofílico es aquel que crece en condiciones
de alta osmolaridad. Generalmente son microorganismos ubicados dentro del grupo
de los extremófilos, debido a su capacidad de reproducirse en ambientes de
condiciones extremas. En el caso de un osmófilo debe mantener una concentración
interna de solutos elevados para poder retener agua.
Algunos
ejemplos: Staphylococcus
aureus, puede cultivarse en medios conteniendo concentraciones de cloriro sódico
de hasta casi 3 Molar (medida de concentración). En el caso de la levadura Saccharomyces
rouxii crece en soluciones de azúcares con valores de actividad de agua (medida
de agua necesaria para vivir) tan bajos como 0.6.
Para aclarar quizá algunos términos: La Molaridad de una solución indica que
tan concentrado está. Respecto a la actividad de agua, el agua pura tiene una
actividad de agua de 1.0; el pan tiene una actividad de agua de 0.95; Los lagos
salados y pescados salados tienen una actividad de agua de 0.70 y el chocolate
y la miel tiene una actividad de agua de 0.60. Lo común es que la mayoría de
microorganismos crece con una actividad de agua al rededor de 0.98
Explique
porque las heladas afectan los cultivos
Se considera la
ocurrencia de heladas cuando la temperatura del aire, registrada en el
abrigo meteorológico (es decir a 1,50 metros sobre el nivel del suelo), es
de 0ºC. Esta forma de definir el fenómeno fue acordada por los meteorólogos
y climatólogos, si bien muchas veces, la temperatura de la superficie del suelo
puede llegar a ser 3 a 4ºC menor que la registrada en el abrigo meteorológico.
Desde el punto
de vista de la climatología agrícola, no se puede considerar helada a la
ocurrencia de una determinada temperatura, ya que existen vegetales que sufren
las consecuencias de las bajas temperaturas sin que ésta llegue a cero grados
(por ejemplo: el café, el cacao y otros vegetales tropicales).
Existen diferentes tipos de heladas. De acuerdo a su
origen se clasifican en:
Heladas de advección: se presentan en una región cuando ésta es
"invadida" por una masa de aire frío cuya temperatura es inferior a
0ºC. Este tipo de heladas se caracteriza por la presencia de vientos con
velocidades iguales o superiores a los 15 km/h y el gradiente de temperatura
(variación de la temperatura con la altura) es negativo, sin inversión térmica.
Las áreas afectadas son extensas y la nubosidad no influye sobre la
temperatura, que experimenta variaciones con la marcha horaria. Las plantas se
enfrían por contacto.
Heladas de radiación: Se producen por el enfriamiento de las capas bajas de
la atmósfera y de los cuerpos que en ellas se encuentran debido a la pérdida de
calor terrestre por irradiación durante la noche. Se produce una
estratificación del aire en donde las capas más bajas son más frías y las capas
más altas son más cálidas (inversión térmica). Este tipo de heladas se produce
en condiciones de viento calmo o escaso, ya que la ausencia de viento impide
mezclar estas capas, y además, con cielo despejado que permite una mayor
pérdida de calor desde la superficie terrestre. La pérdida de calor es mayor
cuando las noches comienzan a ser más largas y el contenido de humedad del aire
es menor. En los suelos cubiertos de vegetación y en el fondo de los valles
es más probable que se den este tipo de heladas. En el caso de la cubierta
vegetal, esta actúa como aislante entre el suelo y la atmósfera, evitando que
el calor del suelo se trasmita con rapidez al aire. Además disminuye la
acumulación de calor en el suelo al impedir el ingreso de la radiación solar.
El relieve del suelo, por sus diversos accidentes, determina la dirección e
intensidad del flujo de aire frío nocturno. Si el suelo tiene pendiente, el
aire frío (más denso) buscará niveles más bajos, donde se estacionará y
continuará enfriándose. Es por ello que el fondo de los valles es un lugar
propicio para la formación de heladas.
Heladas de evaporación: Debidas a la evaporación de agua líquida desde la
superficie vegetal. Suele ocurrir cuando, debido a la disminución de la humedad
relativa atmosférica, el rocío formado sobre las plantas se evapora. El paso de
agua líquida a su estado gaseoso requiere calor. Ese calor lo aporta la planta
con su consiguiente enfriamiento.
Heladas mixtas: Se denominan de este modo a aquellas heladas que se producen
simultáneamente por el vuelco de aire frío y la pérdida de calor del suelo por
irradiación.
De acuerdo a
los efectos visuales que este fenómeno causa:
Heladas blancas: se produce cuando la temperatura desciende por debajo de OºC y se
forma hielo sobre la superficie de las plantas. Este tipo de heladas se produce
con masas de aire húmedo. Además el viento calmo y los cielos despejados
favorecen su formación.
Heladas negras: En la helada negra el descenso por debajo de OºC no va acompañado de
formación de hielo. Su designación responde a la visualización de la coloración
que adquieren algunos órganos vegetales debido a la destrucción causada por el
frío. Este tipo de heladas se produce cuando la masa de aire es seca. El cielo
cubierto o semicubierto o la turbulencia en capas bajas de la atmósfera
favorecen la formación de este tipo de heladas.
Las heladas son
frecuentes en el invierno, pero ocurren también en otoño y primavera,
conociéndose a las otoñales como heladas tempranas y a las primaverales como
heladas tardías. En estas dos estaciones las plantas tienen una gran
sensibilidad a los descensos bruscos de temperatura.
Si
a usted le inyectan intravenosamente agua destilada, ¿qué le sucedería a sus
glóbulos rojos?
Los
hincharía y los haría explotar ya que los eritrocitos tienen un volumen
definido de agua y si se les inyecta más agua que la que puedan almacenar
ocurriría el fenómeno llamado hemolisis que es la desintegración de los
glóbulos rojos, así estos mueren podrían provocarnos la muerte ya que ellos son
los que transportan el oxigeno que es imprescindible para la vida.
En
qué consiste el proceso de osmolaridad
describa ejemplos
La
osmolaridad es una unidad de medida utilizada principalmente en la medicina
para expresar la concentración total de sustancias en disoluciones. Su unidad
es osmol/litro(Es parecida a la Molaridad que es mol/litro)
Cuando hablamos de osmolaridad nos referimos a
la presión osmótica en las células, que se producirá al introducir la
disolución en el organismo, esa disolución introducida vendría a ser los litros
de su fórmula. Se usa más que nada para mantener la presión interna del cuerpo
en equilibrio.
La
osmolaridad normal de los fluidos corporales es de 300 miliosmoles
(0,3 osmoles) por litro de solución, similar a una solución al 0,9% de NaCl.
Una
solución o disolución de NaCl 0,1 M daría 0,1 moles de Na+ y
0,1 moles de Cl– por litro, siendo su osmolaridad 0,2. Si esa
disolución se inyecta a un paciente sus células absorberían agua hasta que se
alcanzase el equilibrio, provocando una variación en la presión sanguínea.
Osmolaridad sanguínea (mOsm/L) = 2 Na+ + K+ +
Glucemia (mg/dL)/18 + BUN (mg/dl)/2,8
