Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices
Linda M. Jimenez Vilchis
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:
· ¿La respiración en las plantas es similar a la que realizan los animales?
Al entender que la respiración es el proceso por el cual los seres vivos obtienen energía útil para sus funciones, y al entender que esto se realiza a nivel celular, nosotros suponemos que tendrá diferencias de los medios de captación entre plantas y animales, sin embargo se lleva a cabo en estructuras homologas a nivel celular.
Introducción
La respiración permite el consumo de oxígeno (O2) por todas las células del cuerpo y con ello cada célula puede obtener mayor cantidad de energía para sus funciones vitales.
El metabolismo celular contribuye con el trabajo celular aportando la energía celular (ATP). Por ello, la falta de oxígeno o los ambientes contaminados pobres en oxígeno, dificultan la vida, el desarrollo de los órganos y hasta causa la muerte de plantas y animales.
En las plantas, el intercambio gaseoso se realiza principalmente a través de estomas y/o lenticelas.
Estomas o pneumátodos.
Formados por un par de células epidérmicas modificadas (células estomáticas o células oclusivas) de forma arriñonada. Para el intercambio gaseoso forman un orificio denominado ostiolo que se cierra automáticamente en los caso de exceso de CO2 o de falta de agua.
Los estomas suelen localizarse en la parte inferior de la hoja, en la que no reciben la luz solar directa, también se encuentran en tallos herbáceos.
Lenticelas.
Se encuentran diseminadas en la corteza muerta de tallos y raíces. De modo típico, las lenticelas son de forma lenticular (lente biconvexa) en su contorno externo, de donde se les viene el nombre.
Además de la oxigenación la respiración también tiene función excretora, pues elimina el dióxido de carbono (CO2) que es un desecho celular (del metabolismo) y así se mantiene las condiciones internas constantes (homeostasis) de entrada de nutrientes y salida de desechos.
Los organismos unicelulares dependen por completo de la difusión, para el desplazamiento y el intercambio de gases, asociados con la respiración interna.
Conforme aumenta la complejidad de los organismos unicelulares a pluricelulares, las células internas quedan cada vez más lejos de la capa celular donde ocurre el intercambio gaseoso con el medio, lo que dificulta cada vez más la posibilidad de que éstas obtengan y eliminen gases por difusión.
Es así como surgen, frente a este inconveniente, diversos modelos de aparatos respiratorios, como branquias y pulmones, surge asimismo la necesidad de un mecanismo de transporte que permita los gases llegar hasta los tejidos del animal, esta función la asume el sistema circulatorio.
Branquias representan la adaptación típica de la respiración de un medio acuático. Las branquias, en las cuales abundan los vasos sanguíneos donde se da el intercambio de gases, pueden ser desde prolongaciones sencillas de la superficie epitelial.
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:
· 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
|
· 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
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15
|
1.4
|
20
|
1.6
|
25
|
1.8
|
30
|
2.0
|
Análisis de resultados:
· ¿Para qué se pusieron a germinar las semillas antes de la práctica?
Porque al estar germinadas las semillas de frijol, respiran de manera más notoria que las semillas sin germinar
· ¿Por qué crees que deban estar muertas las semillas que colocaste en el respirómetro control?
Para que la respiración de las semillas se pueda medir más fácilmente y este al parejo con la de las lombrices por los primeros minutos
· ¿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 el interior del matraz Erlen Meyer, es decir, se aproxima hacia las semillas de frijol. Se aproxima la gota de colorante hacia el interior del matraz y no al revés, porque, las semillas obtienen el oxígeno del ambiente necesario para sus procesos metabólicos, por lo tanto, al colocar el algodón con la solución, el dióxido de carbono producido es absorbido por este haciendo que el oxígeno se agote más y la gota se acerque tomando el lugar del mismo, para alejar a la gota, sería necesario que se produjera más dióxido de carbono para obtener mayor cantidad de moléculas en el espacio del experimento y así provocar una falta de espacio para esas moléculas
· ¿Por qué crees que transcurra más tiempo en desplazarse la gota de colorante en el respirómetro que contiene las lombrices?
Porque las lombrices, no realizan la fotosíntesis por lo tanto no es como en la semilla que prepara sus productos de la respiración, entrando a ciertos ciclos (de Calvin) que le permitan la subsistencia además , de que la lombriz no se encuentra en crecimiento como la semilla, así que absorbe menos oxígeno
· ¿Cómo puedes saber que realmente el oxígeno consumido alteró la presión dentro del respirómetro?
Porque la gota de colorante sufrió cambios en su posición
· ¿Las plantas y los animales consumen el mismo gas durante la respiración?
Si, las dos consumen oxígeno para producir en forma de deshecho el bióxido de carbono
· ¿La respiración de plantas y animales es semejante?
Si es muy semejante, sin embargo, hay algunos aspectos que cambian, como los mecanismos de obtención del oxígeno, pues en el humano los pulmones distribuyen a todas las células mediante el torrente sanguíneo el oxígeno, mientras que en las plantas es más fácil y entra por las hojas y tallos
Ø Caracteriza los siguientes conceptos:
Energía: Es la capacidad para realizar un trabajo y esta se mide en Joules
Oxígeno: Gas más pesado que el aire, incoloro, inodoro, insípido y muy reactivo, es esencial para la respiración y activa los procesos de combustión. (Símb. O).
Degradación de glucosa: Cuando la glucosa que llega a las células es degradada, en un proceso denominado glucólisis, con ayuda del oxígeno, cuya principal función es la de combustionar la glucosa. Como producto de este proceso se reconvierte en agua (que eliminamos o reutilizamos) y anhídrido carbónico (que exhalamos por medio de la respiración).
Hidróxido de sodio: El hidróxido de sodio es muy corrosivo, generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%. Es usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergente.
Replanteamiento de la Hipótesis:
La hipótesis planteada es correcta, pero cabe mencionar que tanto los animales como las plantas llevan a cabo la respiración al igual que logramos comprobar que sus mecanismos de captura cambian.
Igualmente consideramos que en esta práctica pudimos darnos cuenta que las plantas al igual que los animales llevan a cabo la respiración, de igual forma nos ayudó a combatir la idea previa de pensar que la fotosintesis es la respiración de la planta como muchos de nosotros teníamos esa idea.
Conceptos clave:
Respirómetro:
Un respirómetro es un dispositivo usado para medir el índice de la respiración de un organismo vivo midiendo su tipo de cambio del oxígeno y del dióxido de carbono. Permiten la investigación en cómo los factores tales como edad o el efecto del afecto ligero el índice de respiración.
Respiración como función general de los seres vivos:
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía. La respiración celular es una reacción exergónica, donde la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP.
Biografía y Cibergrafia
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