7/22/2019 Permeabilidad de La Membrana 2014-1

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PERMEABILIDAD DE LAS MEMBRANAS CELULARES.

Temas de estudio.Estructura y funciones de la membrana celular.Concepto de permeabilidad celular.Distribucin de los solutos en ambos lados de la membrana.Mecanismos de transporte a travs de la membrana celular. Mecanismos pasivos y mecanismos activos.Caractersticas de la difusin. Ley de Fick.

Concepto de smosis y de presin osmtica.Propiedades coligativas de las soluciones.

Cmo se calcula la presin osmtica de una solucin?Relacin entre la presin osmtica y la osmolaridad de una solucin.Cul es la osmolaridad de los lquidos corporales en el humano?

Qu es el coeficiente de particin?Cul es la diferencia entre una solucin isoosmtica y una isotnica?

INTRODUCCIN.

Las membranas biolgicas, que constituyen la superficie de todas las clulas animales, realizan funcionesde gran importancia para la integridad y actividades de la clula y los tejidos. Por ejemplo, el intercambio

entre las clulas y su entorno tiene lugar mediante una serie de procesos diferentes que, en conjunto, sedenominan permeabilidad celular. En este fenmeno intervienen dos tipos de factores:

1) Celulares, que vienen dados por la estructura y composicin de la membrana celular, la cual muestrauna permeabilidad selectiva para diferentes sustancias; stas pueden atravesar la membrana celular por

diversos mecanismos (difusin pasiva, facilitada por transportadores, mediante transporte activo, atravs de canales). A su vez, la selectividad en la permeabilidad no es uniforme, sino que presentavariaciones interespecficas y, dentro de una misma especie, entre los mismos tejidos; la

permeabilidad tambin puede modificarse en distintas situaciones fisiolgicas.2) Las fuerzas, ya sean fsicas o qumicas, que llevan a las sustancias a atravesar la membrana celular

(gradientes de concentracin, de carga elctrica, osmtico).

Esta prctica trata de la permeabilidad celular en relacin con los fenmenos de difusin y smosis.Se debe tener presente que mientras las clulas de las plantas y las bacterias poseen paredes rgidassecretadas por la membrana celular y con las que limitan el aumento del volumen celular, las clulas

animales carecen de este tipo de pared y, por lo tanto, no pueden soportar grandes tensiones en sumembrana debidas a un aumento en el volumen celular. En la prctica se trabajar con glbulos rojos de la

sangre (tambin conocidos como eritrocitos o hemates), este material biolgico ha sido muy utilizado enestudios de permeabilidad, los glbulos rojos tienen una osmolaridad cercana a 300 mOsm quecorresponde a la osmolaridad de los lquidos corporales y es equivalente a la de una solucin de NaCl al

0.9% (0.15M), cuando los eritrocitos se encuentran en una solucin salina con la misma osmolaridad novariarn de tamao; pero si los eritrocitos son colocados en una solucin ms diluida (hipotnica), el agua

entrar en la clula debido a la mayor osmolaridad del citoplasma con respecto a la solucin externa,produciendo un aumento del volumen celular que puede llegar a generar la rotura de la membrana del

glbulo rojo (proceso conocido como hemlisis), liberndose su contenido en el medio. En el casocontrario, cuando la clula se coloca en una solucin ms concentrada que su interior (solucinhipertnica), se produce una salida de agua lo que produce una disminucin en el volumen celular

(crenacin). La razn por la cual los eritrocitos son un material apropiado para esta prctica, es que poseenen su membrana, al igual que muchas otras clulas, una gran cantidad de poros de agua (acuaporinas,

AQP1), que permiten el flujo rpido de agua y por otro lado, presentan una baja permeabilidad para lossolutos; estas caractersticas permiten la observacin en un tiempo breve del efecto de poner a loseritrocitos en diferentes soluciones.

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OBJETIVOS1. Observar el fenmeno de la hemlisis y explicarlo en funcin de las diferencias de osmolaridad

entre el interior y el exterior de la clula.2. Comprobar que la osmolaridad de una solucin depende del nmero de partculas osmticamente

activas y no de su concentracin.3. Determinar la relacin que existe entre el coeficiente de particin y la permeabilidad de la

membrana. Explicar el fenmeno en funcin de la estructura qumica de la membrana.

MATERIAL Y MTODO.

Material biolgico:Sangre (6 gotas)

Cristalera, instrumental y equipo:2 pipetas Pasteur con bulbo5 pipetas graduadas de 5 mililitros2 perillas (jeringas)25 tubos de ensayo2 gradillas

2 vasos de precipitados de 100 mLLancetas

Material de consumo y soluciones:Agua destilada.

Soluciones de:NaCl 0.15 MCaCl20.15 MSacarosa 0.15 M y 0.3 MGlicerol 0.3 M

Alcohol metlico 0.3 MAlcohol etlico 0.3 M

Alcohol proplico 0.3 M

Desarrollo de la prctica.

1. Observacin de la hemlisis.En un tubo de ensayo se pondr 6 mL de solucin salina (NaCl 0.15 M) ms 6 gotas de sangre, despus demezclar con suavidad se tendr una suspensin de glbulos rojos que se conservar durante toda la

prctica. De esta suspensin se tomarn las cantidades necesarias para las pruebas posteriores.En primer lugar, se aprender a distinguir el fenmeno de hemlisis. Para ello, agregue 5 gotas de

la suspensin inicial de glbulos rojos a dos tubos de ensayo que contendrn, uno de ellos 5 mL de aguadestilada y el otro 5 mL de solucin salina. Observe a travs del lquido de los tubos y determine en cul

se ha producido la hemlisis.

2. Actividad osmtica de sustancias no difusibles.La permeabilidad de la membrana de los glbulos rojos es mucho mayor para el agua que para los iones.Dependiendo de la concentracin de la solucin en la que se coloquen los glbulos rojos ocurrir o no la

smosis. En este experimento se determinar la osmolaridad necesaria para que se produzca la hemlisis.Para ello a partir de soluciones de NaCl 0.15 M, CaCl20.15 M y sacarosa 0.15 M prepare las diluciones

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indicadas en la Tabla 1 y en cada una de ellas agregue 5 gotas de la suspensin inicial de glbulos rojos;mezcle con suavidad al hacer las diluciones y al aadir las 5 gotas.

El tiempo transcurrido para la rotura de los glbulos rojos (hemlisis) se tomar como medida de

la permeabilidad frente a las distintas disoluciones. Realizar las observaciones cada minutodurante losprimeros cinco minutos, y despus cada cinco minutoshasta el final de la prctica.

TABLA 1.

3. Actividad osmtica de sustancias difusibles.Algunas sustancias pueden difundir a travs de las membranas sin dificultad. Estas sustancias tienden aequilibrarse a ambos lados de la membrana y normalmente arrastran agua, ya que otros solutos

NaCl

mL de NaCl mL de H2O Concentracin Osmolaridad

Tubo 0.15 M destilada final (M) (G=1.8)

1 5 0 0.15

2 2 3 0.06

3 1.5 3.5 0.045

4 1 4 0.03

5 0.5 4.5 0.015

CaCl2

mL de CaCl2 mL de H2O Concentracin Osmolaridad

Tubo 0.15 M destilada final (M) (G=2.6)

1 5 0 0.15

2 2 3 0.06

3 1.5 3.5 0.045

4 1 4 0.035 0.5 4.5 0.015

Sacarosa

mL de sacarosa mL de H2O Concentracin Osmolaridad

Tubo 0.15 M destilada final (M)

1 5 0 0.15

2 2 3 0.06

3 1.5 3.5 0.045

4 1 4 0.03

5 0.5 4.5 0.015

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osmticamente activos no pueden salir para compensar la entrada, lo que produce un gradiente osmticohacia el interior de la clula.

Para poner de manifiesto este efecto se utilizarn soluciones isoosmticas con respecto al

contenido de los glbulos rojos (0.3 osmolar) de una sustancia difusible (glicerol) y de otra no difusible(sacarosa).

Coloque 5 mL de cada una de las soluciones (glicerol 0.3 M y sacarosa 0.3 M) en diferentes tubosde ensayo y aadir a cada uno de ellos 5 gotas de la suspensin de glbulos rojos, mezclar suavemente yobservar el efecto producido.

4. Velocidad de difusin.Como se ha mencionado, existen diversas sustancias que pueden atravesar la membrana celular, pero lavelocidad a la que difunden depende de su solubilidad en la matriz lipdica de la membrana. Un ndice quese usa con frecuencia en estudios de este tipo es el coeficiente de particin, que se define como larelacin que resulta de comparar la solubilidad de una sustancia en aceite y su solubilidad en agua. Dichocoeficiente es mayor entre mayor sea el peso molecular y la longitud de la cadena de tomos de carbono

de la sustancia.Para este ensayo se utilizarn soluciones isoosmticas (0.3 M) de sustancias con diferentes

coeficientes de particin:

Alcohol metlico (CH3OH). Coeficiente de particin = 0.0097

Alcohol etlico (CH3-CH2OH). Coeficiente de particin = 0.0357Alcohol proplico (CH3-CH2-CH2-OH). Coeficiente de particin = 0.156

Colocar 5 mL de cada solucin en tubos de ensayo etiquetados y aadir a cada uno 5 gotas de lasuspensin de glbulos rojos. Mezclar y observar rpidamente los efectos, medir el tiempo (en segundos)en que se produce la hemlisis total (comparar con la hemlisis producida en agua destilada).

RESULTADOS

1. Observacin de la hemlisis.

Aspecto de los tubos iniciales:

Solucin salina Agua destilada

2. Actividad osmtica de sustancias no difusibles.

En la Tabla 1 calcule la osmolaridad para cada uno de los tubos preparados (utilizar el valor delcoeficiente crioscpico G en el caso de las soluciones de electrolitos), compare las concentraciones y lasosmolaridades de los diferentes tubos en los cuales se present la hemlisis y el tiempo que tard en

llevarse a cabo el proceso.

3. Actividad osmtica de sustancias difusibles.

Aspecto de los tubos:

Glicerol Sacarosa

4. Velocidad de difusin.

Elabore una grfica con los resultados obtenidos considerando el tiempo para la observacin de lahemlisis total con respecto al coeficiente de particin de las diferentes sustancias. Comente la grfica.