La papa que «absorbió azúcar»: interpretar datos de ósmosis
En el laboratorio de biología, equipos de estudiantes colocan tiras de papa de aproximadamente 4.00 g en vasos con disoluciones de sacarosa de 0.0, 0.2, 0.4 y 0.6 M durante 30 minutos y registran la masa final. Un equipo reporta: 0.0 M: 4.02 → 4.51 g; 0.2 M: 4.00 → 4.12 g; 0.4 M: 3.98 → 3.90 g; 0.6 M: 4.05 → 3.62 g. En su reporte concluye: «La papa ganó masa en agua porque absorbió azúcar del medio, y la perdió en 0.6 M porque el azúcar salió de la célula». La profesora advierte que cada concentración se probó con una sola tira, que las tiras se cortaron de extremos distintos de la papa y que el vaso de 0.6 M se dejó 12 minutos más porque el cronómetro se detuvo. Pide reescribir la conclusión y estimar la concentración isotónica del tejido.
1. Corrige la conclusión del equipo explicando qué se mueve y en qué dirección en cada solución.
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La sacarosa es una molécula grande y polar y no atraviesa con facilidad la membrana celular, que es selectivamente permeable. Lo que cambia de masa es el agua.
- 0.0 M (agua): el medio es hipotónico respecto al interior celular. El agua entra por ósmosis, la vacuola se llena, aumenta la turgencia y la tira gana masa.
- 0.6 M: el medio es hipertónico. El agua sale de la célula, el protoplasto se separa de la pared (plasmólisis) y la tira pierde masa y se vuelve flácida.
La conclusión del equipo invierte el sentido del movimiento: no es azúcar que entra o sale, es agua que se desplaza hacia donde hay más solutos. Una prueba sencilla a favor de esta lectura es que, si la sacarosa hubiera entrado, la tira en 0.6 M no se habría vuelto flácida, y el agua destilada no habría provocado ganancia de masa en un tejido que ya está lleno de azúcares y sales.
2. Estima la concentración isotónica del tejido con los datos disponibles y señala los límites de esa estimación.
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Cambios relativos de masa:
- 0.0 M: +0.49 / 4.02 = +12.2 %
- 0.2 M: +0.12 / 4.00 = +3.0 %
- 0.4 M: −0.08 / 3.98 = −2.0 %
- 0.6 M: −0.43 / 4.05 = −10.6 %
El cambio de signo ocurre entre 0.2 y 0.4 M. Interpolando linealmente: 0.2 + 0.2 × [3.0 / (3.0 + 2.0)] = 0.2 + 0.12 = 0.32 M. En ese punto la ganancia y la pérdida de agua se compensan, así que la concentración del jugo celular ronda 0.3 M.
Límites: la relación entre concentración y cambio de masa no es lineal, solo hay cuatro puntos, cada uno con una sola repetición, y el dato de 0.6 M está contaminado por los 12 minutos extra. Por tanto la estimación debe presentarse como un intervalo -la concentración isotónica está entre 0.2 y 0.4 M, más cerca de 0.3 M- y no como un valor exacto. Para afinarla se requieren concentraciones intermedias (0.25, 0.30, 0.35 M) y varias tiras por punto.
3. Identifica los defectos de diseño experimental del montaje y propone una corrección para cada uno.
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1. Una sola tira por concentración (n = 1). No se distingue el efecto del tratamiento de la variación individual: una tira más gruesa absorbe distinto. Corrección: cinco tiras por concentración y reportar promedio y dispersión.
2. Tejido heterogéneo. Tiras de extremos distintos tienen distinta densidad y distinta proporción de tejido vascular. Corrección: obtener todas las tiras con sacabocados del mismo cilindro de papa, con largo y diámetro idénticos, y secarlas con papel antes de pesar.
3. Tiempo desigual. Los 12 minutos extra del vaso 0.6 M hacen que esa tira esté más tiempo en contacto con la solución, de modo que su pérdida no es comparable con las demás. Corrección: iniciar los cuatro vasos al mismo tiempo con un solo cronómetro y usar un tiempo común de 20 a 30 minutos.
4. Variables no controladas. Volumen de disolución desigual modifica la concentración efectiva al ceder o recibir agua. Corrección: misma relación masa/volumen de solución en todos los vasos, taparlos para evitar evaporación y mantener la temperatura constante.