6.3: El comportamiento del agua
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Debido a que todos los átomos están constantemente en movimiento y debido a que este movimiento es aleatorio, los átomos tienden a dispersarse de manera relativamente uniforme a través de un entorno porque esta disposición tiene una mayor probabilidad de ocurrir. A este proceso se le llama difusión. Cuando dejas caer colorante de alimentos en un vaso de agua, las moléculas en el colorante de alimentos rebotan unas de otras y comienzan a dispersarse gradualmente unas de otras. Las moléculas de agua hacen lo mismo hasta que las moléculas de colorante alimentario y las moléculas de agua se dispersan de manera relativamente uniforme por todo el vidrio. Las moléculas no dejan de moverse, pero debido al movimiento aleatorio, la mezcla parece permanecer uniformemente mezclada.
Osmosis
La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable. Debido a que la membrana es semipermeable, el agua puede moverse a través de la membrana, pero otros compuestos disueltos pueden no ser capaces de hacerlo, por ejemplo iones disueltos como Na+ y Cl-. Esto tiene algunas implicaciones interesantes.
Tonicidad
Para pensar en la ósmosis, es importante considerar la concentración de moléculas de agua en relación con la cantidad de materia disuelta en ella a cada lado de la membrana. Este concepto se llama tonicidad — la cantidad de cosas que se disuelven en la solución en relación con el otro lado.
El agua pasará de áreas de alta concentración de agua a áreas de baja concentración de agua. Incluso si tienes el mismo volumen de agua a ambos lados de una membrana, el agua se moverá hacia el lado de la membrana con más solutos disueltos, lo que también puede interpretarse como relativamente menos agua.
Hipotónico
¿Cómo influye esto en la estructura y función de la planta? Las plantas utilizan la tonicidad para proporcionar un mayor soporte estructural al mantener las células vegetales en un estado turgido (hinchadas con agua). Las plantas secuestran solutos disueltos en la vacuola central, haciendo que la solución sea hipotónica.
Considerando tu conocimiento de las palabras raíz, ¿qué opinas que significa el término hipotónico?
Debido a que la concentración de agua es relativamente baja dentro de la vacuola central (debido a la alta concentración de solutos), esto hace que el agua se mueva del ambiente exterior, donde se encuentra a mayor concentración, a la vacuola central. La pared celular evita que la membrana plasmática explote a medida que la vacuola central se hincha con agua y empuja el citoplasma hacia afuera. Piense en ello como volar un globo dentro de una caja de cartón, la tensión del globo inflado proporciona soporte estructural a la caja. La célula anterior se encuentra en una solución hipotónica.
Isotónica
Para las células animales, que carecen de una pared celular, estar en una solución hipotónica hace que las células se hinchen y exploten. Nuestras células permanecen en una solución isotónica (iso- significa igual o idéntica), con la concentración de solutos disueltos (y por lo tanto agua) aproximadamente la misma en los fluidos intracelulares y extracelulares. La celda en el diagrama se encuentra en una solución isotónica. Las células vegetales en este estado están ligeramente marchitas.
Hipertónica
La tercera posibilidad es que la concentración de solutos sea mayor en la solución que dentro de la célula, una solución hipertónica (hiper- significado por encima o por encima). Esto significa que la concentración de agua es relativamente mayor dentro de la celda que en el exterior, haciendo que el agua se mueva hacia afuera. Es por ello que la sal puede deshidratar (sacar el agua) de las cosas, incluidos los organismos. Si una planta que no está adaptada al agua salada se sumerge en una solución de agua salada, o tal vez hay demasiada sal en el suelo, el agua saldrá de las células de la planta para entrar en la solución. La celda en el diagrama de la derecha se encuentra en una solución hipertónica.
Para observar los efectos de la tonicidad en las células vegetales, prepare una montura húmeda de una hoja de Elodea (o planta similar de agua dulce). Para la preparación inicial, use agua de estanque o agua del tanque en el que estaba creciendo Elodea. Observe con un aumento de 400x.
Dibuja algunas células en el espacio de abajo, marcando la pared celular, la membrana plasmática, los cloroplastos y el tonoplasto. El tonoplasto es la membrana de la vacuola central. Aunque no se puede ver directamente, se puede inferir la ubicación del tonoplasto por donde están los cloroplastos, se alinean por fuera de él.
Retire el cubreobjetos, absorba la mayor cantidad de agua que pueda y agregue unas gotas de agua salada (cloruro de sodio, NaCl, solución) a su portaobjetos. Vuelva a colocar rápidamente bajo el microscopio y ver a 400x. Una vez que veas un cambio en las celdas, dibuja algunas de ellas. Marcar la pared celular, membrana plasmática, cloroplastos y tonoplastos.
¿Qué le pasó a la celda? ¿La solución fue hipotónica, isotónica o hipertónica?
En tu dibujo, usa flechas para representar el movimiento del agua ya sea entrando o saliendo de la vacuola central.
Empapa la mayor cantidad de agua salada que puedas, y esta vez agrega unas gotas de agua destilada (agua a la que se le han quitado los solutos disueltos) a tu portaobjetos. Vuelva a colocar rápidamente bajo el microscopio y ver a 400x. Una vez que veas un cambio en las celdas, dibuja algunas de ellas. Nuevamente, etiquetar la pared celular, la membrana plasmática, los cloroplastos y el tonoplasto.
¿Qué le pasó a la celda? ¿La solución fue hipotónica, isotónica o hipertónica? Explica el movimiento de las moléculas de agua en tu respuesta.