La ósmosis es uno de los procesos más importantes que ocurren en todos los seres vivos, desde las plantas hasta nosotros mismos. Es el movimiento del agua a través de membranas que ayuda a mantener el equilibrio en nuestras células.
Esta semana, en nuestro laboratorio aprenderemos con este sencillo y divertido experimento los efectos de la ósmosis, un proceso muy importante tanto a nivel químico como biológico. Para ello utilizaremos el poder semipermeable de la patata.
Fundamento teórico de la ósmosis
La ósmosis es el paso neto de agua a través de una membrana semipermeable, desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica), hasta que ambas igualan su concentración (isotónicas).
La ósmosis es el proceso a través del cual el agua se mueve a través de una membrana semipermeable. El agua siempre fluye del lado de la membrana que tiene una mayor proporción de moléculas de agua hacia el lado que tiene una menor proporción de moléculas.
Deja pasar libremente el agua, pero no los solutos disueltos en ella.
El agua se desplaza por la diferencia de presión osmótica que hay entre una disolución concentrada (mayor) que atrae al disolvente desde una disolución más diluida (menor presión osmótica).
Fuerza con la que el agua se desplaza hacia el medio más concentrado al atravesar la membrana.
Comparan la concentración de dos disoluciones separadas por una membrana.
Las membranas celulares pueden considerarse semipermeables. Las membranas de las células permiten el tránsito de moléculas pequeñas e iones hidratados hacia el agua. Esto impide que macromoléculas como las proteínas y las enzimas sintetizadas en el interior de la célula puedan pasar.
Medios hipotónico, hipertónico e isotónico
Cuando se introduce una célula en un medio hipotónico entrará agua a su interior y la célula reventará. Por el contrario, si se introduce en un medio hipertónico la célula perderá agua, se arrugará y deshidratará.
Si la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular que en el interior de la célula, esta pierde agua y, si el proceso es irreversible, muere.
| Medio | Movimiento de agua | Efecto general |
|---|---|---|
| Hipotónico | El agua entra en la célula | La célula se hincha |
| Hipertónico | El agua sale de la célula | La célula se arruga y deshidrata |
| Isotónico | Se alcanza un equilibrio dinámico | La concentración se iguala |
En un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis.
La ósmosis es el paso neto de agua a través de una membrana semipermeable, desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica), hasta que ambas igualan su concentración (isotónicas).
Consecuencias de la ósmosis en las células
A lo largo de la evolución, los seres vivos se han adaptado desarrollando estrategias para evitar catástrofes osmóticas.
Las células vegetales, las moneras, hongos y muchos protoctistas han desarrollado una pared celular rígida, con resistencia suficiente para resistir la presión osmótica y evitar que la célula explote al encontrarse en medios hipotónicos.
Por la tanto, la célula sólo se hincha alcanzando un estado que se denomina turgencia.
Cuando una célula vegetal se introduce en un medio hipertónico, como el agua de mar, pierde agua y la membrana plasmática, que estaba pegada a la pared celular, se separa de ella (proceso conocido como plasmólisis).
Por el contrario, las células animales en un medio hipotónico explotan irremisiblemente al no tener pared celular, fenómeno que recibe el nombre de citolisis (hemolisis, en el caso de células sanguíneas).
En la célula animal, se produce la deshidratación y muerte de la célula.
En un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis.
- Turgencia.
- Citólisis (hemólisis en la sangre).
- Equilibrio dinámico.
- Plasmólisis.
- Crenación.
Mecanismos con los que un organismo mantiene estable la concentración de su medio interno.
Práctica de laboratorio con patata
Para ello utilizaremos el poder semipermeable de la patata. ¿Suena raro? Sigue leyendo.
Aunque parezca un poco intimidante el concepto de ósmosis en realidad es algo que vemos a diario.
Se lleva a clase una bandeja con el material.
La práctica permite observar cómo cambia la patata cuando se coloca en disoluciones con distinta concentración de solutos. El agua se desplazará a través de las membranas de sus células, de acuerdo con la diferencia de concentración entre el interior celular y el medio externo.
Objetivo de la experiencia
Esta semana, en nuestro laboratorio aprenderemos con este sencillo y divertido experimento los efectos de la ósmosis, un proceso muy importante tanto a nivel químico como biológico.
El objetivo es relacionar los cambios observados en la patata con el movimiento del agua a través de membranas semipermeables y con los conceptos de medio hipotónico, hipertónico e isotónico.
Interpretación de las observaciones
Si el medio externo es más diluido que el interior de las células de la patata, el agua tenderá a entrar en ellas.
Si el medio externo es más concentrado que el interior celular, el agua tenderá a salir de las células.
Cuando ambas disoluciones igualan su concentración, se alcanza un equilibrio dinámico.
Ósmosis en la vida cotidiana
Aunque parezca un poco intimidante el concepto de ósmosis en realidad es algo que vemos a diario. En los pepinillos en conserva, por ejemplo.
¿Alguna vez te has parado a pensar por qué tras meses embotados se mantienen intactos? ¿Ves que el agua ha absorbido el azúcar?
Se produce así el proceso de ósmosis que te queremos mostrar en este experimento.
Llegamos aquí al principio que nos permite entender cómo funcionan las técnicas de conservación como la de los pepinillos.
El proceso de ósmosis al que se someten los pepinillos permite conservar el balance hídrico entre las células y el líquido que los rodea.
De esta manera, la ósmosis ayuda a evitar el crecimiento de microorganismos, ya que este proceso permite deshidratar las bacterias que causarían la putrefacción de los alimentos.
Una analogía que comprenden a la perfección es el aspecto de la lechuga en la ensalada.
Para que las hojas de lechuga estén frescas y bonitas se introducen en un bol con agua (es un medio hipotónico que posibilita que las moléculas de H2O se introduzcan en las células y se pongan turgentes).
La ósmosis en las plantas
La ósmosis es una función vital para el crecimiento y la estabilidad de la vida vegetal.
Sin ósmosis, la fotosíntesis nunca tendría lugar y las plantas se marchitarían y morirían.
Una planta marchita parece marchita porque sus células no reciben la cantidad de agua suficiente.
Como hemos visto en nuestro experimento de ósmosis, este proceso se encarga de distribuir agua a través de membranas permeables para mantener este volumen y presión adecuados de todas las células vegetales.
Las paredes de las células vegetales son increíblemente resistentes y rígidas. Esto es es vital para mantener la integridad de la célula.
La ósmosis juega un papel vital en el proceso de fotosíntesis de las plantas.
La fotosíntesis se encarga de transformar la energía solar en energía química.
Básicamente, la planta utiliza el sol para crear proteínas, azúcares y lípidos que a su vez se convierten en energía para la supervivencia de la planta.
Observación microscópica de células vegetales
Si, al contrario que una servidora, sí que disponéis de tiempo suficiente para dedicar toda una sesión lectiva al laboratorio (por ejemplo en Biología y Geología de 1ºBAC) podéis complementar esta experiencia con la observación al microscopio en vivo y en directo de la ósmosis en células vegetales utilizando la epidermis de un gladiolo, un tulipán o un lirio (de algún color que no sea blanco) como se explica aquí.
O incluso en una cebolla roja o morada o una hoja de col lombarda según se explica en inglés aquí.
En estas preparaciones puede observarse la respuesta de las células vegetales al contacto con medios de distinta concentración y relacionarla con la turgencia y la plasmólisis.
Experimento complementario con ositos de gominola
Como ya he comentado anteriormente, muchos de los ositos que venden en las tiendas de chuches (como aquellos que tienen espolvoreado el exterior) no funcionan.
Inicialmente, realizaba la experiencia en el aula tal y como se explica en otras páginas de Internet. Es decir, utilizaba también 3 vasos pero uno con agua destilada (desionizada en realidad), otro con agua del grifo y el último con agua del grifo y sal a saturación.
No obstante, estos últimos años (no sé si ha cambiado la composición de los ositos o qué ha ocurrido) el osito en agua destilada nunca consigue aguantar intacto hasta al día siguiente.
La verdad es que es una cuestión a la que he dado muchas vueltas en la cabeza.
La semana pasada, aproveché un curso de análisis de aguas del CEFIRE para preguntar a una experta de la Facultad de Química de la Universitat de València sobre ello.
Y me dio varias posibles respuestas…
Resulta que una gominola posee esa consistencia porque se trata de un gel cuya «red tridimensional» se estabiliza con iones, posiblemente Ca2+.
Por tanto, si el osito se llena de moléculas de agua (por la ósmosis) y no existe suficiente concentración de iones Ca2+, se desestabiliza la estructura y «se rompe«.
Por otro lado, el protocolo original tiene otras lagunas.
Si en el 3º vaso solo se pone el soluto a saturación, el osito no varía en exceso su tamaño.
Esta experiencia muestra que el resultado no depende únicamente del movimiento de agua, sino también de la composición y estabilidad de los materiales empleados.
Relación entre ósmosis y fermentación
La ósmosis es uno de los procesos más importantes que ocurren en todos los seres vivos, desde las plantas hasta nosotros mismos.
Las membranas de las células permiten el tránsito de moléculas pequeñas e iones hidratados hacia el agua. Esto impide que macromoléculas como las proteínas y las enzimas sintetizadas en el interior de la célula puedan pasar.
Los mecanismos con los que un organismo mantiene estable la concentración de su medio interno también resultan esenciales para la actividad celular.
En una práctica de 2.º de Bachillerato dedicada a la fermentación, estos principios permiten interpretar cómo las células mantienen sus condiciones internas mientras transforman sustancias orgánicas mediante enzimas.
La experiencia de ósmosis puede utilizarse como una práctica complementaria para comprender la importancia de las membranas celulares, el equilibrio hídrico y las condiciones que permiten el funcionamiento de las enzimas.
Experimento Ósmosis
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