Difuziunea si osmoza

Membrana celulara

Transportul transmembranar

• substantele liposolubile - O2, CO2, steroizi - pot trece liber prin membrana

• substantele hidrosolubile – glucoza, aminoacizi, ioni, apa – necesita sisteme de transport pasiv sau activ – difuziune

– osmoza

– exocitoza / endocitoza

– transport activ

Difuziunea

• moleculele se afla in solutie intr-o continua miscare Browniana

• difuziunea = miscarea moleculelor de la o zona de concentratie mare la o zona de concentratie mica datorita miscarii Browniene a moelculelor

• rata de difuzie este cu atat mai mare cu cat • diferenta de concentratie este mai mare • temperatura este mai ridicata • moleculele sunt mai mici • moleculele se misca mai repede

Difuziunea

Relatia rata de difuziune – marimea celulara

• suprafata celulara este o caracteristica esentiala pentru organismele unicelulare, dar si pentru celulele unui organism multicelular

• reprezinta o interfata critica dintre organism si mediu

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

• Principiu

– fenolftaleina conţinută de cuburile de agar reacţionează cu

NaOH, schimbând culoarea cuburilor în roz

– dimensiunea schimbarii de culoare indică cât de adânc a difuzat NaOH

– metoda permite determinarea ratei de difuzie şi a relaţiei dintre aceasta si raportul suprafaţă/volum

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

• Materiale necesare

– agar-fenolftaleină 3%

– soluţie NaOH 4%

– liniar

– lamă de bisturiu

– şerveţele de hârtie

– pahar de sticlă

– o bucată de faianţă

• Metoda de lucru

• Pasul 1

– din bucata de agar-fenolftaleină tăiaţi cuburi:

• 1 cub cu latura de 1 cm

• 6 cuburi cu latura de 2 cm

• 1 cub cu latura de 3 cm

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

• Metoda de lucru

• Pasul 2 – turnaţi soluţie de NaOH în pahar astfel încât înălţimea coloanei de

lichid să fie de cel puţin 4 cm – introduceţi cubul cu latura de 1 cm în pahar – după 3 minute, scoateţi cubul şi plasaţi-o pe o bucată de faianţă – cu o lamă de bisturiu tăiaţi cubul în trei, cu două tăieturi paralele – pe bucata care provine din mijlocul cubului măsuraţi distanţa pe care

culoarea cubului nu s-a schimbat si notaţi valorile în tabel – calculaţi suprafaţa totală şi volumul fiecărui cub de agar şi notaţi

valorile în tabel – repetaţi procedura şi cu câte un cub cu latura de 2 respectiv 3 cm

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

Latura cubului

(cm)

Supra-fata unei

laturi (cm2)

Supra-faţa

totală (cm2)

Volum (cm3)

Raport supra-faţă / volum (cm-1)

Mărimea porţiunii

necolorate (latura)

(cm)

Volumul porţiunii

necolorate (cm3)

Volumul porţiunii colorate

(cm3)

Raportul volumului colorat /

volum total

Relatia rata de difuziune – marimea celulara Demonstrare experimentala 1

Relatia rata de difuziune – suprafata celulara Demonstrare experimentala 1

Cubul Suprafaţa unei

laturi (cm2)

Durata experimentului

(min)

Lăţimea porţiunii colorate (mm)

Rata de difuziune (mm/min)

1

2

3

• Metoda de lucru – introduceţi 5 cuburi cu latura de 2 cm în soluţia de NaOH – după 1 minut scoateţi un cub şi plasaţi-l pe o bucată de

faianţă – cu o lamă de bisturiu tăiaţi în trei cubul cu două tăieturi

paralele – pe bucata care provine din mijlocul cubului măsuraţi

distanţa pe care culoarea cubului s-a schimbat (pe o parte) si notaţi valoarea

– repetaţi procedura cu câte un cub la 2, 4, 8 respectiv 16 minute de la introducerea lor în soluţia de NaOH

Relatia rata de difuziune – durata de difuziune Demonstrare experimentala 2

• Metoda de lucru – calculati rata de difuziune pentru fiecare cub

• rata de difuziune = adâncimea de penetrare a NaOH / durata experimentului

Relatia rata de difuziune – durata de difuziune Demonstrare experimentala

Durata experimentului (min)

Lăţimea porţiunii colorate (mm)

Rata de difuziune (mm/min)

1

2

4

8

16

Difuzia printr-o membrană selectiv permeabilă

• Principiu

– o membrană semipermeabilă permite difuzarea solventului şi moleculelor mici prin membrană, fiind impermeabilă pentru molecule mari

Difuzia printr-o membrană selectiv permeabilă

• Materiale necesare

– pungi de plastic

– lingură

– amidon

– soluţie de tinctură de iod

– pahar de sticlă

– apă distilată

– pipetă

Difuzia printr-o membrană selectiv permeabilă

• Metoda de lucru – intr-o pungă de plastic puneţi o lingură de amidon şi dizolvaţi în 25 ml

apă – legaţi gura pungii – umpleţi pana la jumătate paharul de sticlă cu apă şi adăugaţi zece

picături de soluţie de iod – plasaţi punga în pahar astfel încât să fie complet imersata – aşteptaţi 60 minute şi notaţi observaţiile

Culoarea la început Culoarea după 60 minute

Soluţia din pahar

Soluţia din pungă

Osmoza

• este o forma de difuziune – difuziunea apei printr-o membrana semipermeabila

• reprezinta miscarea moleculelor de apa dintr-o zona de concentratie mare spre o zona de concentratie mica printr-o membrana semipermeabila

• rata de osmoza este proportionala cu concentratia solvitului – cu cat concentratia solvitului este mai mare cu atat rata de

osmoza va fi mai mare

Osmoza

• hematiile sunt un bun exemplu pentru a demonstra osmoza

• apa se misca de o parte si de cealalta a membranei ca urmare a modificarii concentratiei in NaCl a fluidului in care se gasesc hematiile

• concentratia in NaCl a hematiilor este de 0,9%

• fluidele care au aceeasi concentratia de NaCl vor fi considerate izoosmotice/izotone cu hematiile

• fluidele care au concentratia de NaCl mai mare decat hematiile vor fi considerate hiperosmotice/hipertone fata de hematii

• fluidele care au concentratia de NaCl mai mica decat hematiile vor fi considerate hipoosmotice/hipotone fata de hematii

Osmoza

• daca concentratia de NaCl a fluidului in care se gasesc hematiile este > 0,9% apa va iesi din hematii in fluid – hematiile se zbarcesc

• daca concentratia de NaCl a fluidului in care se gasesc hematiile este < 0,9% apa va patrunde din fluid in hematii – hematiile se umfla si se sparg = hemoliza

• rezistenta osmotica = sensibilitatea hematiilor la modificarile presiunii osmotice

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

• Principiu

– rezistenţa osmotică a hematiilor se determină prin expunerea acestora în soluţii hipotone de NaCl de concentraţie diferită

– hemoliza se poate observa sub forma colorării în roz a supernatantului dupa centrifugare

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

• Materiale necesare

– stativ cu 12 eprubete

– soluţie de NaCl 0,5% (0,5 g NaCl în 100 ml apă)

– apă distilată

– sânge de berbec defibrinat

– centrifugă

• Metoda de lucru – se iau 12 eprubete serologice şi se aşează într-un stativ – se numeroteaza eprubetele în ordine inversă de la 25 până la 14 – se pune în fiecare eprubeta atâtea picături de soluţie NaCl 0,5%

cât este cifra corespunzătoare eprubetei (în prima 25, în a doua 24, etc.)

– se completează cu apă distilată astfel incat numărul de picături de lichid din fiecare eprubeta să ajungă la un total de 25

– se amestecă conţinutul eprubetelor şi apoi se adaugă în fiecare câte o picătură de masă eritrocitară

– se amesteca din nou – se centrifughează la 2000 turaţii pe minut timp de 3 minute

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

• Metoda de lucru

– calculaţi concentraţia soluţiilor din eprubete

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

Nr. 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14

Conc.

Hemoliza

• Metoda de lucru – notaţi prima eprubeta în care apare supernatant roz –

liza hematiilor cu rezistenta cea mai mica = rezistenta minima

– la concentraţii mici de NaCl toate hematiile vor fi hemolizate • supernatant colorat intens, cu sedimentul in cantitate redusă

şi de culoare gălbuie – conţine numai stroma hematiilor

• notati eprubeta in care obtineti supernatantul descris anterior = rezistenta maxima a hematiilor

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

• Valori normale

– rezistenţă osmotică minimă: 0,44% – rezistenţă osmotică maximă: 0,30-0,32%

• Fragilitate osmotică crescută = rezistenţă osmotică scăzută

– scăderea raportului dintre suprafaţă şi volum (sferocitoză, ovalocitoză)

– modificarea structurală a membranei hematiilor (anemie hemolitică autoimună, îmbătrânirea hematiilor de ex. prin reducerea turnoverului)

• Fragilitate osmotică scăzută / rezistenţă osmotică crescută: – creşterea raportului dintre suprafaţă şi volum

Masurarea rezistentei osmotice a hematiilor

Intrebari – experiment 1

• Cum depinde raportul suprafaţă/volum al cuburilor de lungimea laturii?

• Cum depinde rata difuziei de suprafaţa cubului?

• De ce este limitată mărimea celulelor?

• De ce au multe organite celulare membrane cutate / plicaturate?

Intrebari – experiment 2

• Explicaţi relaţia dintre distanţa de difuziune şi durata experimentului!

Intrebari – experiment 3

• Bazat pe observaţiile făcute, care dintre substanţe a difuzat, iodul sau amidonul?

• Sacul de plastic este permeabil pentru aceste substanţe?

• Sacul de plastic are permeabilitate selectivă?

Intrebari – experiment 5

• Care este rezistenta osmotica minima a eritrocitelor studiate ?

• Dar rezistenta osmotica maxima ?