Osmosis

1. INTRODUCCIÓN
Para todos los organismos del reino Plantae, la pared celular es una estructura
común que varía en su composición y morfología dependiendo de la especie, esta
estructura corresponde a un tipo de membrana perteneciente a la célula del
organismo que actúa como una membrana semi permeable selectiva a algunas
sustancias respecto al medio externo. La pared celular les permite a las células
acumular solutos en su protoplasto a concentraciones mayores que las presentes
en el medio externo, en estas condiciones el agua tenderá a entrar en el
protoplasto por ósmosis, provocando un aumento de volumen por la elasticidad
de la membrana plasmática. El aumento de volumen está limitado por la pared
celular que debido a su resistencia mecánica ejerce una presión sobre el
protoplasto que equilibra los potenciales hídricos entre la célula y el medio
externo. Sin embargo, estos movimientos de solutos o moléculas de agua hacia el
interior de la célula o fuero de ella están regulados tanto por mecanismos propios
de la célula como por los niveles de concentración o gradientes de las sustancias,
es aquí donde el estudio de estos fenómenos permite observar el correcto
funcionamiento de la estructura celular y los gradientes presentes tanto en ella
como en el medio.
1. OBJETIVOS
General
Estudiar los fenómenos relacionados con los gradientes de concentración en
tejidos vegetales
Específicos
Reconocer la ósmosis y la difusión y la diferencia entre ambos fenómenos.
Analizar los cambios presentados a nivel celular al ser sometidas las estructuras a
diferentes concentraciones de una sustancia.
Observar la actividad osmótica de la sacarosa en comparación con la de almidón
que es una sustancia coloidal.

2. 2. MARCO TEÓRICO
La célula es un sistema abierto que intercambia materia con su medio a través de
una membrana y sumergido a su vez en una solución acuosa de iones. Cuando se
trata de un organismo vegetal, en el interior de sus células se encuentra el
citoplasma que es una solución acuosa cuyos solutos producen efectos osmóticos.
La importancia de la descripción osmótica de la célula radica en que este
mecanismo describe el intercambio de solvente de la célula con la solución en la
que se haya sumergido.
El intercambio de solutos ha llevado a considerar un proceso de diferente
naturaleza a los termodinámicos, denominado "transporte activo". Además, por la
presencia de iones como parte de los solutos, el fenómeno osmótico se ve
modificado por el efecto Donnan, que se ha incorporado a la teoría termodinámica
de los procesos de transporte, gracias a que tal efecto está representado por
potenciales, cuya formulación electrostática modifica el potencial químico, y por lo
mismo es capaz de contrarrestar los efectos de presiones y concentraciones. Por
consiguiente, el equilibrio puramente mecánico se altera por la presencia de un
potencial electrostático, al grado que es posible el equilibrio entre dos soluciones a
iguales presiones y con diferente concentración de iones.
La aplicación de los conceptos termodinámicos a la pared celular pone de
manifiesto una dificultad conceptual que se origina en la aplicación de conceptos
macroscópicos a nivel de la escala celular.
La pared celular es una frontera con un espesor de alrededor de más o menos
trescientos Angstroms. En esta dimensión no es posible definir una temperatura o
una presión, debido a que los procesos involucran un pequeño número de
moléculas. No se puede hablar ni siquiera de mil moléculas en una porción de la
pared; mientras que los procesos hidrodinámicos reportan más de mil billones de
moléculas.
No obstante esta dificultad, no es de extrañar los casos en que los conceptos
macroscópicos siguen utilizándose en una escala de pocas moléculas, por
ejemplo, la hidrodinámica de capilares sigue siendo válida en la descripción de
datos experimentales en radios del orden de unas cuantas docenas de moléculas.
La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana que permite el paso
de agua pero que impide el movimiento de la mayoría de los solutos; se dice
entonces que esta membrana es selectivamente permeable. La ósmosis da como
resultado la transferencia neta de agua de una solución que tiene un potencial
hídrico mayor a una solución que tiene un potencial hídrico menor.
Todas las células controlan de forma muy específica la composición de su medio
interno. Ese control es la suma de distintos mecanismos, unos pasivos y otros de

3. control activo. La pared celular es la encargada de regular el intercambio de
sustancias entre el interior de la célula y el medio externo.
La membrana celular además de delimitar y proteger las células se encarga d
transportar diferentes sustancias químicas.
Existen diferentes tipos de transporte, dependiendo de la naturaleza de las
sustancias transportadas y de la cantidad en que se encuentren, dentro o fuera de
las células.
A escala celular se reconocen 2 tipos de transporte: el pasivo y el activo. El
transporte pasivo es el movimiento de moléculas a través de los poros de la
membrana celular, desde una zona de alta concentración a otra de menor
concentración; el proceso no implica gasto de energía. La difusión y osmosis son
ejemplo de este tipo de transporte. La difusión es el movimiento de moléculas de
una sustancia a través de la membrana desde una zona de mayor concentración
de moléculas a una de menor concentración. La osmosis es el movimiento de
moléculas de agua a través de una membrana semipermeable.
3. PROCEDIMIENTO
- Demostración de la actividad de la sacarosa y del almidón
Dos zanahorias grandes Un hueco cónico (3-4 cms)
Se llena con
Se realiza un soporte vertical
Sacarosa Almidón
Se realizan observaciones a las ½, 2 horas, 1, 2, 3 días

4. - Difusión y precipitación
Se cortan dos tubos de celofán de aproximadamente 10 cms
Se cierran herméticamente Se lavan cuidadosamente
Cada uno lleno de
Almidón al 2% Agua Introducir en disolución de I2
Cada uno en un frasco cerrado con rosca por separado
Se mantienen los frascos en la oscuridad

5. - Efecto de la concentración
Cortamos 8 trocitos de papa Instrumento especial para obtenerlos
Lavamos con agua de grifo y luego agua destilada
Longitud
Secamos con papel absorbente Medimos Diámetro
Volumen
Peso
Marcamos 8 tubos de ensayo (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 y 1 M, Agua)
Aplicamos a cada trozo un tratamiento por separado
Cubrimos con un volumen de solución por completo
Se observan los cambios a las 24 horas

6. 4. RESULTADOS
- Demostración de la actividad de la sacarosa y del almidón
Tiempo ( en horas) Con Sacarosa Con almidón
2 ------- ------
24 Disminución de volumen Presencia de sequedad
de la solución
48 Ya no hay presencia de la Sequedad considerable
solución
72 Presencia de un líquido Zanahoria
mucilaginoso alrededor extremadamente seca
de las paredes de la
zanahoria
Tabla 1. Cambios en las zanahorias para ambos montajes
- Difusión y precipitación
Tiempo Agua Almidón
1 hora ------ ------
2 horas ------ ------
1 día ------ ------
1 semana ------ ------
Tabla 2. Cambios para los montajes con bolsas herméticas sumergidas en
solución I2
(---) Representa la ausencia de cambios para los montajes durante el tiempo

7. - Efecto de la concentración
Peso (gramos) Diámetro (mm) Largo (mm) Volumen (cm3)
0.62 50 125 9.821 aprox
Tabla 3. Variables físicas de los cilindros de papa
Montaje Peso (gramos)
Con Sacarosa(M)
0.1 0.9
0.2 0.8
0.3 0.7
0.4 0.7
0.5 0.6
0.6 0.7
1 0.6
Montaje con Agua 0.9
Tabla 4. Cambios en el peso de los cilindros de papa al someterlos a la
prueba
5. ANALISIS DE RESULTADOS
La membrana celular y la pared celular de las células vegetales actúan como
barreras semipermeables y selectivas que impiden el paso de la mayor parte de
moléculas pero dejando pasar a otras que son de su interés o requerimiento. La
pared celular se divide en pared celular primaria, de escaso grosor (0.1-1.0 m) y
es de gran importancia en el proceso de extensión o expansión celular pues
controlan el crecimiento. La pared celular está conformada por una red
tridimensional de microfibrillas de celulosa embebida en una matriz constituida por
polisacáridos (hemicelulosas y pectinas), proteínas y fenoles en una solución
ligeramente ácida. La pared tiene una gran resistencia mecánica, juega un papel
importante en la defensa de las plantas a organismos patógenos al actuar como
barrera física y como fuente de moléculas con actividad biológica
(oligosacarinas).En general una pared celular está formada mayoritariamente por
polisacáridos (celulosa, hemicelulosas y pectinas) que constituyen alrededor del
90% del peso seco de las paredes celulares primarias.

8. La ósmosis es un fenómeno físico-químico relacionado con el comportamiento del
agua como solvente de una solución ante una membrana semipermeable para el
solvente, en este caso, agua, pero no para los solutos. Este proceso en realidad
es una especie de difusión simple especializada donde se da a través de la
membrana, el paso de agua de forma pasiva, es decir sin gasto de energía
metabólica. La ósmosis es un fenómeno biológico importante para la fisiología
celular de los seres vivos.Las moléculas de agua atraviesan la membrana
semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución
hipotónica) a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el
trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el
nombre de isotónicas.
Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una
membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las
de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el
disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es más
pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa
tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución,
aumentando la presión (es decir, la aplicación de fuerza en una determinada área,
lo que se conoce como presión osmótica de la solución y representada con la letra
griega Π).
La zanahoria contiene proteínas en un 1,5%, un 0,2% de grasa, 7,3% de azúcares
y abundantes vitaminas. La composición de la raíz es muy compleja, por lo que es
una raíz de almacenamiento desarrollada, de la cual se valen otros seres vivos
como el ser humano, para consumo; entre los carbohidratos presentes en su tejido
parenquimatico de reserva contiene entre otros, dos azucares que son glucosa y
sacarosa. Por lo tanto al adicionarle sacarosa a la zanahoria esta no se absorbe
en gran cantidad, ya que en las vacuolas especializadas para su almacenamiento,
tiene suficiente cantidad de esta, es decir, hay una concentración considerable de
esta que evita el paso de los gradientes, hacia el tejido de la zanahoria.
Si fuera de la zanahoria hay una concentración menor de sacarosa de al que
poseen los tejidos de esta raíz, en vez de permitir el paso de esta azúcar, lo que
se da es un paso de agua que conlleva a la osmosis que se puede observar al
notar que la solución no ha bajado su nivel. Este movimiento de la sacarosa a
través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen
por una pérdida excesiva de agua, que fue lo que se apreció en la zanahoria así
se determina que esta se encontraba en un medio hipertónico, por lo que se da la
perdida de agua, quedando los dos medios con la misma concentración, lo que
explica que la sacarosa adicionada en la zanahoria luego de un tiempo no haya
bajado su nivel.

9. Para la experiencia de la zanahoria con almidón se observó que esta fue
absorbida totalmente por la misma, aunque el peso molecular del almidón sea
mayor, los requerimientos de los tejidos de almacenar este carbohidrato se dan ya
que la zanahoria posee poca cantidad de almidón, por lo tanto, se observa que al
primer día del montaje, se da una disminución del volumen de la solución de
almidón, y se da en forma progresiva hasta bajar por completo el nivel, en otras
observaciones se puede ver que quedan restos de algo que al tacto parece ser de
textura mucilaginosa y que constituye en realidad restos del agua que también se
ha dado paso a través de los tejidos de la zanahoria, al haber demasiada
concentración de agua en las células de esta.
Podemos observar que no se ha dado el paso de almidón a través de la
membrana que constituye la bolsita hermética ni viceversa y es probablemente
debido a que los gradientes de concentración no son los suficientes o quizá, el
peso molecular del almidón es elevado para pasar a través de ella o las
condiciones no fueron las indicadas, en cualquier caso, de no ser así también
puede aludirse a un error humano durante el procedimiento.
Para los trozos cilíndricos de papa se halla un aumento del peso mas no un
aumento considerable del volumen de cada uno y es debido a que el paso de
agua a través de las membranas y paredes de las células de la papa constituyen
en un aumento mínimo del volumen de esta sustancia, que en realidad termina por
modificar las densidad del conjunto mas no las medidas que determinan el
volumen de este.

10. 6. CONCLUSIONES
Según lo observado podemos concluir que si a una célula viva, en lugar de ser
introducida en agua destilada, se introduce en una solución que posee un valor de
presión osmótica mayor a la dada por el plasma celular (solución hipotónica), la
célula disminuye de tamaño, adquiriendo aspecto de mórula por el paso del
solvente intracelular al exterior. Si la solución en la que se coloca la célula no
provoca ningún cambio por el flujo osmótico, ya sea interior exterior a la célula, a
esto se le llama solución isotónica.
7. BIBLIOGRAFIA
Astrand. Rodhal. Fisiología del trabajo físico. Ed. Panamericana. 1986.
Guyton. Tratado de fisiología médica. Ed. Interamericana. 1988.
Jiménez Vargas. Macarulla. Fisicoquímica fisiológica. Ed. Interamericana. 1971.