Ósmosis en cilindros de patata
Se cortan seis cilindros de 3 cm de longitud y 0,5 cm de diámetro de la misma patata, se pesan (2,00 g cada uno) y se sumergen durante 30 minutos en disoluciones de sacarosa de 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 y 0,5 M. Tras secar la superficie, se pesan de nuevo: 2,34; 2,20; 2,06; 1,94; 1,82 y 1,74 g, respectivamente. Todas las disoluciones se mantuvieron a 22 °C y con agitación suave. La sacarosa no atraviesa la membrana plasmática en el tiempo del experimento. Un compañero afirma que en 0,3 M las células han perdido agua porque la sacarosa ha entrado en ellas y ha arrastrado agua consigo. El experimento se repitió tres veces con resultados similares; los valores mostrados son la media.
1. Estima la concentración isotónica de sacarosa y explica qué significa en términos de potencial hídrico.
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Calculamos el cambio de masa: 0,0 M: +0,34 g (+17 %); 0,1 M: +0,20 g (+10 %); 0,2 M: +0,06 g (+3 %); 0,3 M: −0,06 g (−3 %); 0,4 M: −0,18 g (−9 %); 0,5 M: −0,26 g (−13 %).
El cambio neto es cero entre 0,2 y 0,3 M. Interpolando linealmente: 0,2 + 0,1 × [3/(3 + 3)] = 0,25 M. A esa concentración, la disolución es isotónica respecto al interior celular: el potencial hídrico de la disolución iguala al de las células y el flujo neto de agua es cero. Por debajo de 0,25 M la disolución es hipotónica y entra agua; por encima es hipertónica y sale agua. En equilibrio, ψexterno = ψinterno, siendo ψ = ψs + ψp.
2. Calcula el cambio porcentual de masa a 0,1 M y a 0,5 M e interpreta la dirección del flujo de agua y el papel de la pared celular.
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A 0,1 M: (2,20 − 2,00)/2,00 × 100 = +10 %. A 0,5 M: (1,74 − 2,00)/2,00 × 100 = −13 %.
A 0,1 M la disolución es hipotónica respecto al interior celular: el agua entra por ósmosis a través de la membrana plasmática, aumentando la presión de turgencia. La pared celular limita la entrada de agua y genera una presión contraria que evita la lisis. A 0,5 M la disolución es hipertónica: el agua sale de la vacuola y del citoplasma, el protoplasto se separa de la pared (plasmólisis) y la masa disminuye. El agua se mueve de mayor a menor potencial hídrico, es decir, de menor a mayor concentración de solutos.
3. Evalúa la afirmación del compañero y propone un control que demuestre que el cambio de masa se debe a ósmosis.
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La afirmación es incorrecta. Si la sacarosa entrara en la célula, aumentaría la masa y el volumen celular, no lo disminuiría; además, el enunciado indica que no atraviesa la membrana en 30 minutos. A 0,3 M la masa baja un 3 %, lo que se explica por salida de agua hacia una disolución hipertónica, no por entrada de sacarosa.
Un control adecuado sería repetir el experimento con cilindros previamente hervidos: al desnaturalizarse las membranas no debe haber ósmosis y el cambio de masa será mínimo. También se puede comparar con manitol, un soluto impermeable de igual osmolaridad, o comprobar al microscopio la plasmólisis. Si se quisiera descartar la entrada de sacarosa, se podría medir sacarosa marcada en el tejido o su concentración en el líquido externo.