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.
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.
Objetivos:
- 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:
- http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm
- http://www.engineeringfundamentals.net/Respirometros/fundamentos.htm
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