viernes, 24 de febrero de 2012
Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices.
Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Sur
Profesora: María Eugenia Tovar Martínez
Asignatura: Biología IV
Integrantes: Mariel, Rebeca, Karla, Fernando y Alejandro.
Grupo: 618
Práctica 13. Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices.
Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices
Preguntas generadoras:1. ¿Las plantas respiran?
2. ¿La respiración en las plantas es similar a la que realizan los animales?
3. ¿Qué partes de las plantas respiran?
Planteamiento de las hipótesis:Las plantas captan el oxígeno por medio de estomas y lenticelas. Existe una semejanza en la respiración de las plantas y animales ya que ambas son a nivel celular y utilizan el aire.
Introducción
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte se pierde.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente.
La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía.
Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.
Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el contrarío la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas.
En segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP).
La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento son captados por coenzímas.
La respiración ocurre en distintas estructuras celulares.
La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).
Respirómetro
La utilización de respirómetros de distinto tipo, con el objetivo de realizar medidas directas y contínuas de las tasas de consumo de oxígeno de distintas reacciones biológicas data desde aproximadamente 1908. Afortunadamente desde esa época a la fecha, se ha logrado un perfeccionamiento tanto de los instrumentos y mecanismos como clarifición de los conceptos involucrados.
A grandes rasgos, los instrumentos respirométricos pueden clasificarse en tres tipos:
- manométricos
- medición de niveles de oxígeno disuelto
- restitución de oxígeno consumido
El principio de operación del primer tipo consiste en la determinación de oxígeno empleado utilizando un recipiente cerrado y registrando cambios en la presión, manteniendo volumen y temperatura constante, o bien cambios en volumen, manteniendo presión y temperatura constantes.
El segundo tipo de respirómetros básicamente se reduce a la utilización de sensores de oxígeno disuelto, anotando las depresiones (= O.D. inicial – final), o bien los cambios en la composición de la “microatmósfera” en el recipiente (headspace).
El tercer tipo de respirómetro se basa en agregado de pequeñas cantidades de oxígeno en respuesta a pequeños cambios en la presión debido a consumo de dicho componente. Adicionalmente, según sea el modo de operación del instrumento, continuo o batch, puede distinguirse sistemas que operan por períodos desde unos pocos minutos hasta algunos meses y alternativamente, sistemas utilizados on-line para el monitoreo y rápida respuesta a cambios en las características del influente o dosaje químico.
En general, los aparatos de laboratorio tienden a ser del tipo manométrico o reposición de oxígeno, mientras que las unidades para utilización online son del tipo medición con sensores.
Finalmente es posible, gracias a las alternativas de respirometría anaeróbica, la medición de metano, hidrógeno, H2S y dióxido de carbono, de funcionamiento similar, e.g. conteo de pequeñas burbujas de gas.
- Medir el consumo de oxígeno (velocidad de respiración) durante la respiración de semillas de fríjol y lombrices empleando para ello un dispositivo llamado respirómetro.
- Reconocer que todos los seres vivos necesitan consumir oxígeno para liberar energía.
- Reconocer que la respiración es similar entre en plantas y animales.
Material:
3 matraces Erlenmeyer de 250 ml
3 trozos de tubo de vidrio doblado en un ángulo de 90° (en forma de L)
3 tapones para matraz del No. 6 con una perforación del tamaño del tubo de vidrio
1 pipeta Pasteur
1 regla milimétrica de plástico
1 pinzas de disección
1 probeta de 50 ml
1 gasa
1 paquete de algodón chico
Cera de Campeche
1 hoja blanca
Diurex
Hilo
Material biológico:
Semillas germinadas de frijol
10 lombrices de tierra
Sustancias:
Solución de rojo congo al 1%
200 ml de NaOH 0.25 N
Procedimiento:
A) Para medir el consumo de oxígeno en la respiración de las semillas de fríjol:
Cinco días antes de la actividad experimental coloca 50 semillas de fríjol a remojar durante toda una noche, desecha el agua y colócalas sobre una toalla de papel húmedo. Mantenlas en un lugar fresco y con luz.
Pesa dos porciones de 30 gramos de semillas de fríjol germinadas. Coloca una de estas porciones en un vaso de precipitados de 400 ml. y ponla a hervir durante 5 minutos en una parrilla con agitador magnético. Después de este tiempo retira las semillas del agua y déjalas que se enfríen.
Toma los tapones de hule perforados y con cuidado introduce en estas perforaciones los tubos de vidrio en forma de L. Utiliza jabón o aceite para que sea más fácil el desplazamiento de los tubos, sosteniendo el tubo lo más cerca al tapón.
Toma dos matraces Erlenmeyer de 250 ml y coloca en el fondo de cada uno, una base de algodón que tendrás que humedecer con 20 ml de NaOH 0.25 N. Después coloca sobre esta capa humedecida otra capa algodón de aproximadamente 3 cm de espesor y agrega en cada matraz las porciones de semillas que pesaste anteriormente. Tapa rápidamente los matraces con los tapones de hule que tienen insertados los tubos de vidrio, para evitar que haya fugas coloca alrededor del tapón cera de Campeche. Al matraz que contenga la porción de semillas hervidas rotúlalo con la leyenda “control”. 
NOTA: Evita que las semillas tengan contacto con la solución de NaOH, esta sustancia absorberá el CO2 que produzcan las semillas durante la respiración. Los cambios de presión que se den en el interior del matraz serán ocasionados por el oxígeno que se está consumiendo.
En un pedazo de hoja blanca marca una longitud de 15 cms, centímetro a centímetro. Recórtala y pégala sobre la parte libre del tubo de vidrio (deberás hacer esto para los dos matraces). Observa en el esquema como debe quedar montado el respirómetro.
Con la pipeta Pasteur coloca con cuidado una gota de rojo congo en el extremo de la parte libre del tubo de vidrio en forma de L. Espera dos minutos y observa el desplazamiento de la gota del colorante a través del tubo de vidrio, con la graduación que pegaste en él podrás medir este desplazamiento.
Durante los siguientes 20 minutos registra la distancia del desplazamiento del colorante en intervalos de 2 minutos. Si el movimiento del colorante es muy rápido deberás iniciar nuevamente las lecturas en intervalos de tiempo más cortos.
Utiliza una tabla como la siguiente para registrar tus datos:
Semillas sin hervir:
Tiempo (min) | Desplazamiento (cm) |
5 | 1 |
10 | 1.5 |
15 | 1.8 |
20 | 2 |
25 | 2.5 |
30 | 3 |
Semillas hervidas:
Tiempo (min) | Desplazamiento (cm) |
5 | 2 |
10 | 3 |
15 | 4 |
20 | 7 |
25 | 7.8 |
30 | 8 |
B) Para medir el consumo de oxígeno en la respiración de las lombrices.
Coloca las lombrices dentro de un matraz Erlenmeyer de 250 ml.
Humedece un pedazo de algodón con NaOH 0.25 N, envuélvelo en una gasa ajustándolo ligeramente con hilo dejando un pedazo de aproximadamente 10 cm.
Prepara el tapón para matraz con el tubo de vidrio en forma de L como se explicó anteriormente. Mete el algodón con NaOH y suspéndelo del pedazo de hilo, evita que el algodón tenga contacto con las lombrices. Sujeta el algodón con el hilo y coloca rápidamente el tapón. Sella con cera de Campeche para evitar posibles fugas (observa el esquema).
En un pedazo de hoja blanca marca una longitud de 15 cm, centímetro a centímetro. Recórtala y pégala sobre la parte libre del tubo de vidrio. En el extremo de esta parte coloca con la pipeta Pasteur 1 o 2 gotas de rojo congo, espera dos minutos y registra el avance del colorante a través del tubo de vidrio en intervalos de 5 min durante 1 hora. Anota tus datos en la siguiente tabla:
Tiempo (min) | Desplazamiento (cm) |
5 | 1 |
10 | 1.2 |
15 | 1.4 |
20 | 1.6 |
25 | 1.8 |
30 | 2.0 |
Resultados:
Con los datos obtenidos elabora una gráfica del consumo de oxígeno tanto de las semillas de fríjol control como experimental en las lombrices. Anota en el eje de la “Y” el tiempo en minutos y en el de la “X” el desplazamiento de la gota de colorante en cm.
Análisis de resultados:
Discute con tu equipo las siguientes preguntas y anota para cada una la conclusión a la que llegaron.
¿Para que se pusieron a germinar las semillas antes de la práctica? Para que asi el embrion se desarrollara y se viera mas el consumo de oxigeno.
¿Por qué crees que deban estar muertas las semillas que colocaste en el respirómetro control?Solo las semillas hervidas son las que están muertas, porque como vimos en clase aunque sean semillas los embriones aún siguen vivos.
¿Hacia dónde se mueve la gota del colorante? ¿Por qué crees que lo haga en ese sentido?La gota de colorante se movía hacia el matraz porque era donde estaba el consumo de oxígeno.
¿Bajo que circunstancias podrá moverse en sentido contrario?En caso de que no haya estado bloqueado totalmente y el consumo fuera diferente.
¿Por qué crees que transcurra más tiempo en desplazarse la gota de colorante en el respirómetro que contiene las lombrices?Porque el consumo era más directo y como normalmente se efectúa.
¿Cómo puedes saber que realmente el oxígeno consumido alteró la presión dentro del respirómetro?Porque se supone el espirómetro estaba totalmente sellado para que no entrara aire del exterior.
¿Las plantas y los animales consumen el mismo gas durante la respiración?si
¿La respiración de plantas y animales es semejante?si
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos: Al realizar esta practica pudimos combatir ciertas ideas previas, por ejemplo que las plantas tambien respiran. Todas y cada una de las pruebas realizadas sirvieron de mucho para la comprension ilustrada de este proceso llamado respiración. Como observamos, los animales y las plantas no son tan diferentes en cuanto a proceso de respiración, como creiamos.
Conceptos clave: Respirómetro, respiración como función general de los seres vivos.
Relaciones. Con esta actividad los alumnos podrán comprobar que la respiración es un proceso semejante entre plantas y animales debido a que ambos tipos de seres necesitan consumir oxígeno para desdoblar moléculas orgánicas y liberar energía. Además se hace una primera aproximación de la respiración como un proceso que se realiza a nivel celular.
Ciberografía:
Mecanismos Respiratorios.
Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Sur
Profesora: María Eugenia Tovar Martínez
Asignatura: Biología IV
Integrantes: Mariel, Rebeca, Karla, Fernando y Alejandro.
Grupo: 618
Práctica 12. Mecanismos Respiratorios.
Mecanismos respiratorios
Preguntas generadoras:
1. Si los peces, almejas y artemias viven en el agua, ¿cómo obtienen el oxígeno? Los peces realizan la mayor parte del intercambio gaseoso mediante
el uso de las branquias, que se encuentran a ambos lados de la
faringe. Las branquias están constituidas por estructuras filiformes
denominadas filamentos branquiales.
2. Si las lombrices y chapulines no tienen pulmones, ¿cómo obtienen el oxígeno?
Principalmente realizan esta funcion mediante la piel
Planteamiento de las hipótesis: Con la realización de esta practica, esperamos observar e identificar los mecanismos respiratorios como son el branquial, traqueal y cutaneo, ademas de sus caracteristicas y su funcion, es decir la forma en que se llevan a cabo. Todos y cada uno de los aparatos respiratorios, tienen caracteristicas diferentes con sus ventajas y desventajas, sin embargo todos con la misma finalidad, la respiracion como proceso en si.
Introducción
La respiración es el proceso químico de liberación de energía tras el metabolismo de los compuestos orgánicos, y se lleva a cabo en las células. Este proceso ocurre desde los animales unicelulares hasta aquellos más especializados, como el hombre. Mientras más complejo es el animal, su mecanismo respiratorio debe cumplir mayores exigencias, por lo cual este mecanismo debe adaptarse a cada organismo.
En animales sencillos como protozoos, esponjas y celentéreos, el O2 disuelto en el agua pasa por difusión a las células y de la misma forma el CO2 se difunde al agua.
En animales que viven en ambientes húmedos o acuáticos como ciertos anélidos, algunos artrópodos y anfibios (que además tienen pulmones) obtienen el oxígeno a través de la piel: es el mecanismo respiratorio cutáneo. En este mecanismo respiratorio se necesita que la piel sea fina y permeable a los gases, además de estar continuamente húmeda.
El saltamontes ilustra el mecanismo respiratorio de los insectos. En éstos el aire es llevado desde el exterior hasta las células del organismo por un sistema de tubos, de forma que la difusión de moléculas ocurre directamente entre las células y el ambiente.
Mecanismo respiratorio traqueal
Propia de insectos y otros artrópodos terrestres. Este aparato está formado por una serie de tubos, las tráqueas, producidas por invaginaciones del tegumento, en las que el aire entra a través de unos pequeños orificios de la superficie del cuerpo, llamados estigmas.
Las tráqueas se van ramificando y disminuyendo de diámetro, hasta que contactan directamente con las células, donde se realiza la respiración por difusión. No necesitan, por tanto, un aparato circulatorio para el transporte de gases. 
Mecanismo respiratorio branquial: Las branquias son características de animales acuáticos, como algunos anélidos, moluscos, crustáceos, equinodermos y peces. El oxígeno es transportado hasta las células por el sistema circulatorio. Las branquias son proyecciones de la superficie externa del cuerpo o de la capa interna del intestino hacia el exterior del animal y, por tanto, proceden evolutivamente por evaginación.Hay dos tipos de branquias: externas e internas. Las primeras evolutivamente son más primitivas. Las branquias externas tienen la ventaja de que su simple movimiento moviliza el agua, pero pueden ser fácilmente dañadas por los agentes externos.
Las branquias internas, están situadas en una cavidad protectora por lo que es necesario un sistema de ventilación de la superficie de intercambio.
En los peces, cuyas branquias son siempre internas, se da una asociación entre éstas y una serie de hendiduras, las hendiduras branquiales.
En los peces más evolucionados, que son los peces óseos, las branquias están formadas por unas laminillas muy vascularizadas que se insertan en el arco branquial y están tapadas por el opérculo. El agua penetra por la boca y saldrá por el opérculo, en este trayecto, las branquias toman el O2 disuelto en el agua.
Objetivos:
- Describir la estructura externa de un pez óseo.
- Describir la estructura externa de las branquias de un pez óseo.
- Relacionar la estructura con la función de las laminillas branquiales.
- Describir la estructura externa de un chapulín y una lombriz de tierra.
- Describir la estructura externa de la piel y los espiráculos.
- Relacionar la estructura con la función de la piel, los espiráculos y las tráqueas.
Material:
Una navaja
Unas tijeras
Un desarmador
Una charola para disección
Guantes de cirujano
3 portaobjetos
3 cubreobjetos
1 pedazo de papel aluminio
Fotocopias de la estructura externa e interna de un pez, artemia y almeja.
Fotocopias de la estructura externa e interna de un chapulín y la lombriz de tierra.
Material biológico:
Una tilapia entera, fresca
Juveniles de charal o cualquier otro pez juvenil
Tres artemias
Un ostión o almeja viva (mercado de la Viga).
Tres chapulines
Tres lombrices de tierra
Equipo:
Microscopio estereoscópico
Microscopio óptico
Cámara digital o celular con cámara.
Procedimiento:
1ª parte: Las branquias de algunos organismos acuáticos.A. Las branquias de un pez teleósteo.
El camino del oxígeno con su transportador, el agua. Elabora un dibujo o boceto de todo el pez, esquematiza con atención la cabeza. Posteriormente abre la boca del pez e introduce tu dedo hasta que atraviese las branquias, ¿por dónde se mueve el agua dentro del pez?
El camino del oxígeno con su transportador, el agua. Elabora un dibujo o boceto de todo el pez, esquematiza con atención la cabeza. Posteriormente abre la boca del pez e introduce tu dedo hasta que atraviese las branquias, ¿por dónde se mueve el agua dentro del pez?Las branquias. Colócate los guantes y toma al pez por su parte dorsal, con las tijeras corta la parte inferior del opérculo de manera que queden expuestas las branquias. Elabora otro esquema, poniendo atención a la forma y estructura de los arcos branquiales ¿Cuántos tiene?
Corta una branquia y dibújala, con cada una de sus partes.
Indica el recorrido del oxígeno desde el agua hasta el interior de la célula.
Corta un filamento branquial y colócalo en un portaobjetos, obsérvalo al microscopio con el objetivo de 10X sin cubreobjetos. Realiza un esquema poniendo atención a la irrigación sanguínea, ¿Cómo entra el oxígeno a la branquia?
B. Observación de las branquias en vivo de un pez empleando juveniles de charal.
Deposita un juvenil de charal en un portaobjetos excavado con agua, coloca el cubreobjetos y obsérvalo en vivo a 10x, identifica el ritmo cardiaco y el corazón localizado en la parte ventral de las branquias.
C. Observación de la función de las branquias en vivo empleando el modelo de la Artemia salina.
Coloca una Artemia entre un portaobjetos y un cubreobjetos, cuidando de mantenerla húmeda todo el tiempo.
Observa esta preparación en un microscopio compuesto con el objetivo de 10x, obtén directamente de aquí una fotografía e indica cada una de las partes de la branquia, posteriormente observa como es el movimiento de las branquias así como la circulación que sucede en el cuerpo de este organismo.
D. Observación de las branquias en vivo de un molusco.
Toma una almeja u ostión y separa las valvas empleando un desarmador, después coloca al organismo abierto en una charola de disección con suficiente agua.
Con el microscopio de disección observa la estructura interna de estos organismos y localiza las branquias. Realiza esquemas de tus observaciones.
Corta un pedazo de papel aluminio y colócalo sobre las branquias del molusco, observa el movimiento del papel e identifica la dirección de la corriente de agua.
2ª parte: La obtención del oxígeno a través de la piel y las tráqueas.
A. Los espiráculos y las traqueas.
Coloca el chapulín en una caja de Petri con una torunda de éter y espera a que se duerma.
Elabora un esquema del chapulín, apóyate con el microscopio estereoscópico para observar por el borde entre la parte dorsal y ventral los espiráculos. ¿Por dónde se mueve el aire hacia el interior del chapulín?
Para la observación de las tráqueas de quitina, toma el chapulín por la parte ventral y con el bisturí corta el pliegue que se localiza entre la parte dorsal y la ventral.
Coloca el chapulín sobre un portaobjetos y localiza las tráqueas, notarás unas estructuras blancas brillantes, con la navaja disécalos y colócalos en un cubreobjetos y obsérvalas a 40x, notarás unos anillos quitinosos. Esquematiza las tráqueas, y el órgano que esté junto a estas estructuras ¿Qué función tienen las traqueas en los insectos?
B. La piel de los gusanos.
Coloca un gusano en la charola para disección y con el escalpelo corta desde la parte anterior hasta la posterior. Observa el vaso dorsal y la circulación que ocurre en la lombriz de tierra. ¿Cuál es la relación de la obtención del oxígeno con la circulación sanguínea?
Indica el recorrido del oxígeno desde el aire hasta el interior de la célula.
Resultados:
1ª parte: Las branquias de algunos organismos acuáticos:Realiza los siguientes esquemas:
Estructura general de un pez teleósteo, estructura y localización de las branquias, estructura de un filamento branquial.
Discute con tus compañeros sobre la función y estructura de las branquias en la Artemia y el ostión. Comparen estos resultados con los observados en la estructura y función de las branquias en los peces.Análisis de resultados:
Trasfiere lo ocurrido en las branquias de la Artemia y el molusco con las branquias del pez y generaliza acerca de la obtención de oxígeno del agua por las branquias. Contrasta lo propuesto con lo observado en las estructuras branquiales.
§ Discute en equipo sobre la función de las branquias.
§ Indica las diferencias de las branquias que observaste en los distintos organismos.
2ª parte: Obtención de oxígeno a través de la piel y las tráqueas.
Realiza los siguientes esquemas:
§ Estructura externa del chapulín haciendo énfasis en la localización de los espiráculos.
§ Tráqueas de quitina y anillos quitinosos.
§ Estructura externa de la lombriz de tierra indicando la localización del vaso dorsal. 
Determina la función de las traqueas en los insectos y la piel en la lombriz, así como su relación con el aparato circulatorio.
Eliminación de residuos. Los restos generados en esta práctica deben ser recogidos en una bolsa de plástico y depositarlos directamente en el contenedor de basura del plantel.
Análisis de resultados:
Elabora una V de Gowin sobre la función de los mecanismos respiratorios, considera los aspectos que aprendiste o reafirmaste en la práctica.
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
En esta práctica comprobamos que no todos los organismos necesitan pulmones para llevar a cabo la respiración, identificamos los diferentes tipos de mecanismo respiratorios, así como también los diferentes tipos de respiración. Los mecanismos respiratorios no son lo mismo que la respiración, estos solo ayudan a que el oxígeno entre al organismo para que pueda efectuarse la respiración.
Conceptos clave: Mecanismos respiratorios, obtención de oxígeno, respiración de organismos acuáticos, respiración de organismos terrestres, branquias, espiráculos, quitina, adaptaciones, tráqueas, respiración cutánea.
Relaciones. Que el alumno explique la importancia de los mecanismos respiratorios. Que el alumno lleve a cabo transferencias a otros organismos y los relacione con las funciones de las branquias.
Ciberografía:
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