UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCAFACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

INGENIERÍA AGRONÓMICAPROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS: EFECTO DE LA TEMPERATURA

Víctor Manuel Casas RodríguezCamilo González Ruíz

Johanna Ximena Martínez Moreno John Alexander Moreno Barbosa

Fusagasugá febrero 06

2013

2. INTRODUCCION

En este laboratorio se puede observar el efecto de la temperatura sobre las propiedades de la membrana de la remolacha (beta vulgaris L.), que se evidenciará en diferentes ambientes como lo son: el hielo, el calor y la temperatura ambiente, para así poder observar la permeabilidad de la membrana y sus diferentes comportamientos.

3. OBJETIVOS

Explicar y analizar los cambios experimentados por la membrana celular debido a cambios en la temperatura.

Analizar como la polaridad del agua influye en los cambios presentados en la membrana.

4. BREVE REVISION DE LITERATURA

El transporte de los solutos a través de las membranas depende de varios factores, entre los que se destacan su polaridad y tamaño. Las sustancias apolares difunden libremente a través de la bicapa lipídica, mientras que las polares encuentran una importante barrera en la porción hidrofóbica constituida por las colas de los ácidos grasos. (Cátedra de Biología – Facultad de Agronomía y Agroindustrias, UNSE)

El agua pese a que es una molécula polar, es una de las sustancias que más fácilmente atraviesa las membranas celulares , a través de poros denominados “ acuoporinas “ . (Cátedra de Biología – Facultad de Agronomía y Agroindustrias, UNSE)

4.1. FLUIDEZ DE LA MEMBRANA

Las membranas son estructuras dinámicas donde los componentes pueden desplazarse en todas las direcciones sobre el plano de la bicapa. Esto se denomina mosaico fluido. (Membrana plasmática - Ingrid Romer – Hernán Sala – Gabriela Gómez – Silvia Márquez)

Fig. 1 - Movimientos de los fosfolípidos en una bicapa liplídica

4.2. MOVILIDAD DE LOS COMPONENTES DE LAS MEMBRANAS

Existen tres tipos de movimientos posibles en las membranas:

rotación (sobre su propio eje) traslación (o difusión lateral) sobre el plano de la membrana. flip-flop

El movimiento de flip-flop  es el intercambio de fosfolípidos de una monocapa (o hemimembrana) a la otra; está sumamente restringido, debido a la dificultad que posee la cabeza polar para atravesar el medio hidrofóbico de la matriz de la membrana. De allí que no sea un movimiento que ocurra de manera espontánea sino que está mediado por enzimas denominadas flipasas.

Tanto los movimientos de difusión lateral como el de rotación se llevan a cabo sobre la misma hemimembrana de la bicapa lipídica. (Membrana plasmática - Ingrid Romer – Hernán Sala – Gabriela Gómez – Silvia Márquez)

4.3. FACTORES QUE AUMENTAN LA FLUIDEZ DE LAS MEMBRANAS

-Ácidos grasos insaturados

-Baja concentración de colesterol

-Altas temperaturas

-Colas hidrocarbonadas cortas (dificultan el empaquetamiento)

Factores que favorecen la viscosidad

Factores que favorecen la fluidez

Alto grado de saturación y mayor longitud de las colas hidrocarbonadas.

Menor temperatura del medio

Alto de grado de insaturación y menor longitud de las colas hidrocarbonadas.

Mayor temperatura del medio

 

Fig. 2 - Esquema de los fosfolípidos de membrana en estado viscoso y fluído.

4.4. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA FLUIDEZ

El ascenso de la temperatura aumenta la energía cinética entre las moléculas y, por lo tanto, el movimiento de las colas hidrocarbonadas. Esto lleva a una disminución de las interacciones atractivas entre las mismos y a un aumento de los movimientos de rotación y de difusión lateral. Por el contrario, una disminución de la temperatura vuelve más rígida a la membrana ya “empaqueta” las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos e impide sus movimientos. Si la temperatura desciende significativamente, la membrana puede llegar a “cristalizarse”, con la pérdida consiguiente de muchas funciones vitales de la membrana. (Membrana plasmática - Ingrid Romer – Hernán Sala – Gabriela Gómez – Silvia Márquez)

 Si colocamos un soluto en un solvente, las moléculas de soluto, debido a la energía cinética de las moléculas presentes en la solución, difundirán desde la zona donde se encuentran en mayor concentración hacia la zona donde se hallan en menor concentración. Al cabo de un tiempo toda la solución presentará la misma concentración de soluto.

Para lograr esto no se requiere aporte externo de energía, sino que es suficiente con la energía cinética propia de las moléculas. Si tenemos en cuenta que la temperatura de un medio es, de alguna manera, un índice de la energía cinética de las moléculas presentes en el mismo, es fácil deducir que a mayor temperatura, más importante será el fenómeno de difusión. (Membrana plasmática - Ingrid Romer – Hernán Sala – Gabriela Gómez – Silvia Márquez)

4.5. OTROS ASPECTOS SOBRE LA MEMBRANA CELULAR

La fluidez de las membranas celulares es biológicamente importante. Algunos procesos de transporte y actividades enzimáticas pueden detenerse cuando la viscosidad de la membrana (parámetro inversamente relacionado con la fluidez) se incrementa más allá de un nivel crítico umbral. La fluidez de la bicapa depende tanto de su composición como de la temperatura. Una menor longitud de las cadenas reduce la tendencia de las colas a interaccionar entre sí y los dobles enlaces cis producen pliegues en las cadenas hidrocarbonadas que dificultan su empaquetamiento, de forma que las membranas permanecen fluidas a temperaturas más bajas. (Universidad autónoma de la ciudad de México - célula /Membranas Biológicas y Transporte - Gonzalo Vázquez Palacios)

La mayor parte de las membranas biológicas se encuentran en un estado cristalino líquido; sin embargo, a temperaturas bajas, las fuerzas de Van der Waals1 entre las cadenas de hidrocarburos dispuestas una cerca de otra convierten las bicapas de fosfolípidos en un gel sólido. Bacterias, levaduras y otros organismos cuyas temperaturas varían con la de su entorno controlan la composición de ácidos grasos de sus lípidos de membrana para mantener una fluidez relativamente constante. Si la temperatura disminuye sintetizan ácidos grasos insaturados, de manera de evitar la pérdida de fluidez de sus membranas por efecto de la disminución de la temperatura. (Universidad autónoma de la ciudad de México - célula /Membranas Biológicas y Transporte - Gonzalo Vázquez Palacios).

5. MATERIALES Y METODOS

5.1. Materiales

-Media remolacha congelada

-Media remolacha a temperatura ambiente

-Agua

-Pinzar

-2 vasos de precipitados

-Navaja

-4 tubos de ensayo

-Gradilla

-Hielo en cubos

-Pipeta

-Mechero

-Toallas de cocina

-Cinta de enmascarar

-Marcador

5.2 METODOLOGIA

1. Se parte por la mitad una remolacha, se deja una mitad en el congelador y la otra a temperatura ambiente, durante 8 días.2. Se procede a hacer la disección del material vegetal congelado obteniendo tres pequeños trozos con una medida de 15 mm.3. con el material vegetal no congelado se disecciona un delgado trozo con una medida de 15 mm.4. se rotulan los 4 tubos de ensayo.

5. se coloca en el tubo número 1, 10 ml de agua y el trozo de remolacha congelada y se deja en la gradilla durante 30 min.

6. se procede de igual forma en los tubos 2, 3 y 4 agregando pedazos de remolacha no congelada Y añadiendo 10 ml de agua a cada tubo.

7. en el hielo dispuesto en el laboratorio se colocó el tubo número 2 a tratamiento de baño de hielo por 30 min.

8. el tubo número 4 se introdujo en el vaso de precipitado con agua caliente por 10 min y luego se coloco en la gradilla durante 20 min.

9. el tubo 3 se deja en la gradilla a tratamiento de temperatura ambiente por 30 min.

10. Nos dirigimos a analizar los colores que se obtuvieron en los 4 tratamientos diferentes identificando sus diferentes tonalidades.

6. Resultados y discusión

6.1. Resultados

Tubo Temperatura Intensidad del color1= menos int; 4 = más intenso.

1 Congelada 42 Baño de hielo 23 Temperatura ambiente 14 70 °C 3

Como pudimos observar en los resultados obtenidos a través del efecto de la temperatura en la remolacha (beta vulgaris L.) decimos que:

En el primer tubo de ensayo que contenía el trozo de remolacha congelado, fue el que presento mayor intensidad de color, ya que el hielo rompe fácilmente las membranas lo que genera el mayor daño a la membrana citoplasmática, en relación a las demás temperaturas y los diferentes tratamientos con remolacha no congelada, por lo tanto entre más daño causado, mayor cantidad de pigmento (betacianina) que escapa provocando mayor coloración en el tubo de ensayo.

En temperatura de 70 grados en el tubo 4, la pigmentación de la membrana se hace más débil debido a que el calor provoca mayor colisión de las moléculas que la componen viéndose obligadas a salir y mezclarse con el agua de un lugar de mayor concentración a un lugar de menor concentración, además que la betacianina que le da el

color rojo a la remolacha es soluble en agua; en cambio en el baño de hielo y la temperatura ambiente al no sufrir un cambio brusco de temperatura, sus moléculas no presentan mayor movimiento lo que genera que la permeabilidad de la membrana no se vea afectada en mayor proporción y no hay un gran escape del pigmento, lo que se pudo evidenciar a través de los tubos 2 y 3.

6.2. Discusión

Con respecto al efecto provocado por el resto de temperaturas, debemos señalar antes que tanto el frío como el calor provocan pérdida de semipermeabilidad ya que modifican la microviscosidad o fluidez de las membranas, el calor la reduce mientras que el frío la aumenta (Azón y Talón., 2001).

Lo anterior es cierto ya que la semipermeabilidad de una membrana permite que ciertas moléculas o iones pasen a través de ella por difusión. Por ejemplo el frio hace que la membrana se vuelva rígida y sucede un empaquetamiento de las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos que impide sus movimientos generando la cristalización de la membrana, estos cristales tan sólo necesitan una temperatura de -2Cº a -3Cº para formarse, y nuestra temperatura era de -20Cº, con lo cual la formación de los cristales es proporcional a la concentración de pigmento, luego a mayor absorbancia, mayor rotura de las membranas.

De igual manera en cuanto más alta sea la temperatura, más disminuirá la fluidez de la membrana lo que conlleva menos resistencia y más rotura.

7. Conclusiones:

Los cambios de temperatura ejercen gran influencia sobre la permeabilidad de la membrana, se puede tener como punto de referencia que a temperatura ambiente el daño que sufre la membrana es mínimo o casi nulo pero en cambio en temperaturas extremas (calor, frio) es grande el daño y se evidencia a través del escape de más colorante.

De acuerdo a la polaridad del agua podemos decir que es un compuesto soluble en agua tanto es así que el pigmento de la remolacha es polar y se diluyó fácilmente con el agua.

cuanto más alta o más baja es la temperatura, más disminuirá la fluidez de la membrana lo que conlleva a menos resistencia y más rotura.

8. Cuestionario

- ¿qué tratamiento mostro más intensidad de color?

El tratamiento que mostro más intensidad de color fue el de la remolacha congelada.

- ¿que indica la intensidad del color?

Indica el grado de daño que sufre la membrana, es decir, a mayor daño a la membrana, mayor cantidad de pigmento escapara de la célula

- ¿cómo afectan las temperaturas altas a las membranas celulares?

Con alta temperatura la membrana se permeabiliza y se deshidrata perdiendo iones y llevándose moléculas de agua.

-¿Qué les pasa a las células en temperaturas bajas?

Si la temperatura es baja la membrana se impermeabiliza secuestrando iones con moléculas de agua.

- ¿Cómo se llama el pigmento rojo de la raíz de remolacha y donde se encuentra almacenado?

El pigmento rojo de la raíz de la remolacha se llama betacianina. se encuentra almacenado en el cromoplasto, los cromoplastos son un tipo de plastos, orgánulos propios de la célula vegetal, que almacenan los pigmentos a los que se deben los colores, anaranjados o rojos, de flores, raíces o frutos.

9. Bibliografía

http://genomasur.com/lecturas/Guia04.htm

AZCON-BIETO J., TALON, M. 2001. Fundamentos de fisiología vegetal. Ed McGraw-Hill Interamericana. Madrid.

http://faa.unse.edu.ar/document/apuntes/biol/Permembr.pdf