Práctica 3. 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?

Las plantas si llevan a cabo la respiración (no es la fotosíntesis) capturando aire por medio de sus raíces, lenticelas y estomas y suministrando a cada célula que la conforma.

2.    ¿La respiración en las plantas es similar a la que realizan los animales?

Si, lo único diferente podría ser que las plantas capturan el aire por medio de estomas, lenticelas y raíces y los animales por los diferentes tipos de mecanismos (pulmonar, traqueal, branquial y cutáneo).

3.    ¿Qué partes de las plantas respiran?

Todas las células que la componen a la planta (ser vivo) llevan a cabo la respiración para poder obtener la energía necesaria para llevar a cabo diversas funciones.

Planteamiento de la hipótesis

Podemos suponer que la respiración será semejante tanto la de los animales como la de las plantas ya que ambos necesitan consumir oxígenos para desdoblar sus moléculas orgánicas y liberar energía.

Introducción:

La respiración aerobia es realizada a nivel celular, por aquéllos organismos que pueden utilizar el oxígeno atmosférico en la combustión de moléculas como la glucosa, para la obtención de la energía que requieren las células. La energía que se obtiene de la respiración es "administrada" por una molécula conocida como ATP

La respiración celular tiene lugar en tres etapas (glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria), y se lleva a cabo con la intervención de una estructura celular especializada: la mitocondria.

Las dos primeras etapas de degradación de la molécula de glucosa (glucólisis y ciclo de Krebs) se llevan a cabo sin la intervención del oxígeno. Es hasta la tercera etapa (cadena respiratoria) donde interviene el oxígeno.

Durante la glucólisis la célula hace reaccionar a la glucosa con la presencia de dos moléculas de adenosín trifosfato (ATP) formando un azúcar difosfatado y liberando dos moléculas de ADP (adenosín difosfato, que han dejado dos ácidos fosfóricos en el azúcar). Esta molécula difosfatada se rompe por la acción de enzimas y forma dos moléculas de 3 carbonos. Cada molécula de 3 carbonos reacciona incorporando un fósforo inorgánico, formándose así dos moléculas de 3 carbonos, difosfatadas.

Si consideramos la degradación total de la molécula de glucosa y descontamos los 2 ATP que entraron a ella al inicio de la glucólisis, la célula obtiene un total de 38 ATP.

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:

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 la semilla durante la respiración. Los cambios de presión que se den en el interior del matraz serán ocasionados por el oxigeno 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.
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 30 min. Anota tus resultados

 

Resultados

 

 

 

Tiempo	5 min	10 min	15 min	20 min	25 min	30 min
Lombrices	1 cm	1.5 cm	1.5 cm	1.5 cm	1.5 cm	1.6 cm
Frijoles sin hervir	1cm	2.0 cm	2.3 cm	2.3 cm	2.4 cm	2.4 cm
Frijoles hervidos	1.2 cm	2.3 cm	2.5 cm	2.5 cm	2.7 cm	2.7 cm

Análisis de resultados:

Discute con tu equipo las siguientes preguntas y anota para cada una la conclusión a la que llegaron.

¿Para qué se pusieron a germinar las semillas antes de la práctica?

Para que las semillas estuvieran en pleno crecimiento y así observar que consumen más oxígeno, que una planta ya desarrollada, debido a la demanda de energía que necesitan

¿Por qué crees que deban estar muertas las semillas que colocaste en el respirómetro control?

Para tener un punto de partida para comparar la respiración entre plantas y animales. Como ambas están compuestas de células, las células del control deberían estar muertas para hacer notar que las células ya no realizaban la respiración.

¿Hacia dónde se mueve la gota del colorante? ¿Por qué crees que lo haga en ese sentido? ¿Bajo qué circunstancias podrá moverse en sentido contrario?

Hacia la dirección en dónde se encontraban las plantas y las lombrices debido a que estaban consumiendo oxígeno, y podrían moverse en sentido contrario, solo si las plantas y los animales desecharan gases y no consumieran oxígeno

¿Por qué crees que transcurra más tiempo en desplazarse la gota de colorante en el respirómetro que contiene las lombrices?

Porque las lombrices no necesitan la misma cantidad de oxígeno que las semillas, debido a que ya se desarrollaron y no necesitan tanta energía

¿Las plantas y los animales consumen el mismo gas durante la respiración?

Si debido a que necesitan llevar oxígeno a todas las células. sin embargo, las semillas que usamos en esta ocasión, consumieron mucho más oxígeno por que estaban en desarrollo.

¿La respiración de plantas y animales es semejante?

Sí, todos los organismos que realizan respiración en presencia de oxígeno (respiración en la siguiente tabla aerobia) tienen en sus células unos componentes llamados mitocondrias, en donde se produce la respiración propiamente dicha; ésta consiste en la reducción de componentes orgánicos (el alimento) en compuestos inorgánicos para la obtención de energía en forma de ATP, por lo tanto si es semejante la respiración en plantas y animales

Caracteriza los siguientes conceptos: energía, oxígeno, degradación de glucosa, hidróxido de sodio.

Energía: Se refiere a la fuerza que se necesita para realizar un trabajo.

Oxígeno: Elemento químico gaseoso, esencial en la respiración, algo más pesado que el aire y parte integrante de este, del agua y de la mayoría de las sustancias orgánicas. Su símbolo es Oxígeno, y su número atómico,8.

Degradación de glucosa: Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía. Tiene lugar en una serie de nueve reacciones catalizadas, cada una, por una enzima específica, donde se desmiembra el esqueleto de carbonos y sus pasos se reordenan paso a paso. En los primeros pasos se requiere del aporte de energía abastecido por el acoplamiento con el sistema ATP — ADP. Esta serie de reacciones se realizan en casi todas las células vivientes, desde las procariotas (células sin núcleo) hasta las eucariotas (células con núcleo) de nuestro cuerpo.
Hidróxido de sodio: A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire. Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%.

Discusión:

Diana: Considero que en esta práctica pudimos darnos cuenta de que las plantas al igual que los animales llevan a cabo la respiración, de igual forma nos ayudo a combatir la idea previa de que la fotosíntesis es la respiración de la planta

Claudia: Concuerdo con mi compañera de que pudimos eliminar las ideas previas de que la fotosíntesis es la respiración de la planta y así nos podemos percatar que las respiración tanto de las plantas como de los animales es semejante.

Karla: Al realizar  práctica, pudimos combatir la idea previa de que los animales respiraban mas rápido que las semillas, el consumo de oxígeno depende de la actividad que esté realizando el organismo.

Replanteamiento de la hipótesis
La hipótesis planteada es correcta, pero cabe mencionar que tanto los animales como las plantas llevan a cabo la respiración , sin embargo sus mecanismos de captura cambian.

Conceptos clave:

Respirómetro: Es un dispositivo usado para medir la frecuencia respiratoria de diferentes organismos vivos al evaluar la relación entre el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Estos resultados permiten investigar y analizar cómo los diferentes factores afectan la respiración, tales como la edad, el género, o el uso de diversas sustancias químicas. Los respirómetros son diseñados para medir la respiración a nivel de un organismo como un todo (tal como una planta, animal o ser humano) o a nivel celular (mitocondrial).

Respiración como función general de los seres vivos: Como sabemos, la respiración es una de las funciones principales de los organismos vivos

por medio de la cual se producen reacciones de oxidación que liberan energía que utilizan los seres vivos para poder realizar su metabolismo. La mayoría de los organismos vivos utilizan el oxígeno para su respiración.

En el hombre el más importante aporte de oxígeno se realiza por medio del llamado aparato, los bronquios y los pulmones.

Los pulmones, que son sacos de grandes superficies, ponen en contacto la sangre con el aire por medio de los alvéolos pulmonares, produciendo el intercambio gaseoso. Ingresando oxígeno y expulsando mayoritariamente CO2.

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.

Conclusiones:

Bibliografía:

Programa de Biología 3, de la profesora María Eugenia Tovar M.

http://www.angelfire.com/blog2/lilia1905/funciones_de_los_seres_vivos.htm