Septiembre 2014proceso de osmosis en membranas semipermeables: analisis experimental1-9-2014

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE MEDICINA REGIN VERACRUZTERCER PERIODO BLOQUE 301

PROCESOS DE OSMOSIS EN MEMBRANAS SEMIPERMEABLES: ANLISIS EXPERIMENTAL

MIROSLAVA ALVAREZ LORENA BENEROSO PATRICIA FIGUEROA SILVANA SERRANO

FISIOLOGIA GENERALCoordinador: Dr. Marcelino Espinosa Tavitas

INTRODUCCIN La osmosis es un proceso normal de toda clula, segn el cual un lquido pasa de una regin de alta concentracin acuosa a travs de una membrana semipermeable a una regin de baja concentracin con el objetivo de igualar las concentraciones de ambos solutos.Las membranas son capas muy delgadas que permiten que algunas sustancias las atraviesen y otras no. Las membranas celulares dan paso a las molculas pequeas de oxgeno, agua, dixido de carbono, aminocidos, glucosa, etc.; en cambio, no permiten que penetren las molculas grandes de sacarosa, almidn y protenas, entre otras.Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmticas son esenciales para la vida y la comunicacin de las clulas. Para ello, la clula dispone de dos procesos:Transporte pasivo: cuando no se requiere energa para que la sustancia cruce la membrana plasmticaTransporte activo: cuando la clula utiliza ATP como fuente de energa pasa hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular.1

MARCO TERICOEl descubrimiento de la smosis es anterior al de la difusin. La primera luz es dada en 1748 por J. A. Nollet (1700-1770) cuando era profesor de fsica experimental en la Universidad de Navarra. Nollet obtuvo una membrana de vejiga animal, colocando alcohol de un lado y agua del otro, y observ que el agua flua a travs de la vejiga para mezclarse con el alcohol, pero de ninguna manera el alcohol se mezclaba con el agua. Lo que Nollet descubri fue la existencia de membranas semipermeables, ya que permitan el paso de uno de los componentes de una solucin y evitaba la difusin de otros. Generalmente a la sustancia capaz de atravesar una membrana se le llamasolventede una solucin, y la que no puede fluir a travs de ella es conocida comosoluto. El descubrimiento de la smosis en membranas semipermeables fue realizado por Henri Dutrochet (1776-1847). Dutrochet descubri el fenmeno de la smosis cuando observ que la difusin del solvente a travs de una membrana semipermeable ocurra siempre de la solucin de menor concentracin de un soluto, que no puede pasar, hacia la solucin de mayor concentracin; adems, el solvente que fluye es capaz de desarrollar una presin sobre la membrana a la que denominpresin osmtica. Dutrochet construy el primer dispositivo experimental para observar la presencia de la presin osmtica. Este descubrimiento lo dio a conocer en 1828 cuando declar:Este descubrimiento que he hecho pertenece a una clase nueva de fenmenos fsicos que sin duda alguna intervienen fuertemente en los procesos vitales.

Con lo anteriormente expresado Dutrochet daba la pauta para la concepcin de una clula viva rodeada de una membrana semipermeable que absorbe agua de sus alrededores a travs del flujo osmtico, al mismo tiempo que se interrumpe la difusin de ciertas sustancias de la solucin.2

Los componentes bsicos de las membranas celulares son: Protenas: representan el 60% de la composicin. Tienen varias funciones como ser: participacin en la organizacin estructural, en la permeabilidad, como receptores, como transmisores de seales o de informaciones a travs de sus enzimas. Pueden ser integrales a la membrana o perifricas. Fosfolpidos: molculas anfipticas que constituyen el 40% de la estructura. Glcidos: se encuentran en combinacin con protenas (glucoprotenas) y lpidos (lipoprotenas).Las membranas regulan el trnsito qumico pudiendo actuar como una barrera a determinado momento o activo en otro instante; esto en respuesta a las condiciones ambientales o las necesidades .Permiten el ingreso de sustancias tiles, tienen permeabilidad selectiva y regulan el intercambio de sustancias.Difusin simple: slo las molculas pequeas sin carga pueden difundir libremente a travs de la bicapa lipdica. Las molculas pequeas no polares, tales como O2 y CO2, son solubles en la bicapa lipdica y por lo tanto pueden cruzar fcilmente las membranas. Las molculas pequeas polares sin carga, tales como el H2O, pueden tambin difundir a travs de las membranas, pero molculas polares si carga y ms grandes, tales como la glucosa, no pueden.Difusin facilitada: las molculas que no pueden cruzar la membrana por libre difusin, pueden hacerlo por la accin de protenas de transmembrana especficas, que actan como transportadoras. Existen dos tipos de protenas transportadoras: las protenas canales, las cuales una vez abiertas, forman pequeos poros a travs de los cuales los iones de tamao y carga apropiada pueden cruzar la membrana por difusin libre; y las protenas carriers o acarreadoras que se unen a molculas especficas y luego sufren cambios conformacionales abriendo los canales a travs de los cuales las molculas que van a ser transportadas pueden pasar a travs de la membrana y ser liberadas luego del otro lado.La membrana plasmtica de muchas clulas contiene adems protenas canales para las molculas de agua conocidas con el nombre de acuaporinas, a travs de las cuales las molculas de agua pueden atravesar la membrana en forma mucho ms rpida que si lo hiciesen por difusin simple. 3

Las clulas, adems, tienen la capacidad de responder a cambios de su medio externo. Por ejemplo, el volumen celular solo puede cambiar de forma controlada, ya que un cambio de volumen altera la concentracin de las molculas dentro de la clula y un cambio brusco puede modificar las estructuras celulares. Este control del volumen celular se logra mediante la regulacin de algunas sustancias orgnicas de bajo peso molecular u osmolitos y de iones inorgnicos. Las sustancias osmorreguladoras u osmolitos pueden ser el glicerol, azucares, aminocidos, potasio, sodio, etctera.La permeabilidad de las membranas vara ampliamente. Por lo general los gases fluyen fcilmente a travs de la membrana, y las molculas pequeas lo hacen con mayor facilidad que las molculas grandes cuando son del mismo tipo. Las sustancias pueden difundir a travs de la I membrana de manera pasiva o por medio de un mecanismo que requiere de energa. La selectividad de las membranas permite que, en la clula y en los organelos, se mantengan en medios o microambientes especficos de manera controlada. Esto logra que, a pesar de cambios en el medio exterior, los procesos bioqumicos en el interior se realicen de manera controlada y ordenada. AI mismo tiempo, las membranas permiten el intercambio entre el interior y exterior de los materiales necesarios como el oxgeno y los nutrientes, as como de los desechos metablicos en sentido contrario. EI control del movimiento de materiales a travs de las membranas es de fundamental importancia en el proceso homeosttico, ya que afecta directamente a propiedades como el pH, fuerza inica, actividad enzimtica y otras funciones metablicas y osmticas. 4

La osmosis es un tipo de transporte pasivo, en el cual no se gasta energa y un disolvente pasa selectivamente a travs de una membrana semipermeable, ya que permite el paso del agua por difusin pero no le da iones y otros materiales. Si la concentracin de agua es mayor de un lado de la membrana que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentracin es mayor. El movimiento del agua a travs de la membrana semipermeable genera una presinhidrosttica llamada presin osmtica la presin osmtica es la presin necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a travs de una membrana que separa dos soluciones de diferentes concentraciones.De acuerdo al medio en que se encuentre una clula la osmosis varia en diferentes tipos de soluciones, como los son:Solucin isotnica.La concentracin de soluto y la concentracin de agua adentro y afuera de la clula son iguales y por consiguiente no hay flujo de agua ni hacia adentro de la clula ni hacia fuera de ella. Cuando una clula se coloca en una solucin isotnica, las molculas de agua entran y salen de la clula, pero el movimiento neto de las molculas de agua es cero. Solucin hipotnica. Se refiere a una solucin con una concentracin ms baja de soluto (concentracin ms alta de agua) que la que hay dentro de la clula. Cuando una clula se coloca en una solucin hipotnica, el movimiento neto de molculas de agua hacia el interior celular provoca que la clula se hinche o incluso estalle. Solucin Hipertnica. Se refiere a una solucin con un porcentaje ms alto de soluto (concentracin ms baja de agua) que la clula. Cuando una clula se coloca en una solucin hipertnica, se produce un movimiento neto de molculas de agua hacia el exterior de la clula. La clula se deshidrata y pierde volumen. 5

Transporte a travs de epitelioUn epitelio es una capa de clulas que, en general, funciona como lnea de separacin (membrana epitelial) dividiendo compartimentos lquidos corporales de diferente composicin qumica.Los epitelios poseen cuatro caractersticas que les permiten funcionar como barreras:a) Se organizan como una lmina continua de clulas.b) Las clulas disponen de una orientacin diferenciada, una de sus caras es la cara basal o basolateral, y la otra (apical), de morfologa diferente.c) Las clulas epiteliales reposan sobre una membrana o lmina basal, que sirve para fijarlas y para limitar el transporte a su travs de iones y pequeas molculas.d) Las clulas epiteliales estn unidas entre s por medio de uniones intercelulares muy especializadas. Estn localizadas en la proximidad de la cara apical.El transporte a travs de epitelio puede realizarse utilizando los espacios intersticiales del mismo, la denominada va paracelular; o bien atravesando la clula epitelial mediante el cruce de dos membranas celulares y el citoplasma, la llamada va transcelular.6

JUSTIFICACIN Como estudiante de medicina tenemos que saber cmo es el funcionamiento de la osmosis en la membrana para entender cmo se mantiene la homeostasis en el cuerpo.OBJETIVO GENERAL:1. Identificar el proceso de smosis a travs de las membranas semipermeables. OBJETIVOS ESPECFICOS:1. Conocer la capacidad de smosis en una membrana preparada a temperatura ambiente. 2. Conocer la capacidad de smosis en una membrana natural a temperatura ambiente.HIPOTESISLas membranas de huevo son ms permeables que otras membranas.MATERIALES Y EQUIPOS

Solucin salina hipertnica 5%Solucin salina isotnica al 0.9%Colodin en solucinMembranas de colodinMembranas de huevoTubos capilares de vidrioHilo de algodnSoporte metlico para tubos de ensayoVasos de precipitados de 200 mlTubos de ensayo de 10 mlGradilla

PROCEDIMIENTO1. Para obtener las membranas de huevo, se ponen los huevos en vinagre de mesa durante 48 horas.2. Despus del tiempo se lavan hasta quitar todo el calcio, 3. Posteriormente se vacan y Se ponen en solucin salina isotnico hasta el momento de usarlas. 4. Las membranas de colodin se hacen recubriendo con una fina capa de colodin el interior de los tubos de ensayo de 10 ml5. Se secan y se retiran con agua.6. Se ponen en solucin isotnica hasta el momento de usarlas.7. Se amarra sellando muy bien una membrana de huevo y una de colodin a un tubo capilar. 8. Se sujetan en el soporte metlico, 9. Se le pone a una de ellas solucin hipertnica adentro y a la otra solucin isotnica.10. Se introducen en los vasos de precipitados que contengan la solucin opuesta, marcando en este momento el nivel en el tubo capilar.11. Se hace registro fotogrfico a los minutos 1,5,10,20, 40 y 60 , 12. Se observan las modificaciones en el nivel del lquido en el tubo capilar.

RESULTADOS

CONCLUSIONESBIBLIOGRAFA 1.- Instituto qumico biolgico, Principios de farmacologa [internet] Febrero 2014 [citado 30 de agosto de 2014]: 1. Disponible en: http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma01/sec01/c1_003.htm2.- Instituto Latinoamericano de la Comunicacin Educativa. La ciencia para todos. Historia del descubrimiento de la osmosis. [Internet] 2013 [citado 30 de agosto de 2014]: 2; Disponible en: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/16/html/sec_4.html3.- Torres, Carola A.; Gonzlez, Ana M. Mecanismos de transporte a travs de las membranas explicadas por medio de animaciones. UNNE Comunicaciones cientficas y tecnolgicas 2004. 2014, agosto, 29. 055, 4. Disponible en: http://www.unne.edu.ar/unnevieja/Web/cyt/com2004/6-Biologia/B-055.pdf4.- Procesos de transporte. UNAM. 2014, agosto, 29. 9. 28. Disponible en: http://www.ibt.unam.mx/computo/pdfs/termodinamica_biologica/procesosdetransporte.pdf5.- Herrera Rivera Shirley, Mata Quirs Alejandro, Moya Katherine, Liceras Ana Mara, Madriz Ulloa Jose. Osmosis y ultrafiltracin. 2011, abril, 4. Disponible en http://membranascelulares.blogspot.mx/2011/04/osmosis.html 6.- Merino Prez Jess, Noriega Borge Mara Jos. Transporte a travs de membrana. Fisiologa General. UC. 2014, agosto, 29. 8. Disponible en: http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-general/materiales-de-clase-1/bloque-ii/Tema%204-Bloque%20II-Transporte%20a%20traves%20de%20Membrana.pdf

ANEXOS

Figura 1: Obtencin de la membrana de huevo.

Figura 2: Obtencin de la membrana de colodin.

Figura 3: Amarre de los tubos capilares a las membranas.

Figura 4: Colocacin de los tubos capilares en el soporte metlico.

Veracruz, Ver.