Practica 3 Soja y lombrices

Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices

Integrantes:

• Felix Alberto Nieto García
• Velasco Vázquez Mariela
• Villavicencio Carapia Azul
• Andrea Ximena Suárez Ortiz
• Miguel Ángel González

Preguntas generadoras:

1.    ¿Las plantas respiran?

Si, de la misma manera que respiran los animales(a nivel celular)., lo que es diferente es el mecanismo respiratorio donde se capta oxígeno y se distribuye.

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

si. Ya que se realiza a nivel celular.

3.    ¿Qué partes de las plantas respiran?

   Durante el proceso evolutivo las plantas desarrollaron dos mecanismos opuestos para obtener energía: la respiración en cualquier momento del día y la fotosíntesis en la luz

En el primer caso las plantas toman el oxígeno del aire circundante y eliminan el dióxido de carbono. Esto lo realizan usando cualquier parte: hojas, tallos, raíces y hasta flores, aunque tienen unos pequeños agujeros debajo de las hojas que les sirven para este fin.

Planteamiento de las hipótesis:

• El germen de soya tratara de absorber el poco oxígeno que entra por el tubo en forma de L, la fuerza o presión con la que entra el oxígeno provocará el desplazamiento de la gota de colorante por el tubo.
• El CO2 producido será absorbido por el hidróxido de sodio en el algodón.
• Las lombrices también absorberán el oxígeno que proviene del tubo, desplazando la gota de colorante y la gasa con hidróxido de sodio se encarga de desplazar el CO2 producido por estas al respirar.
• Si tanto el germen como las lombrices logran desplazar la gota de colorante en la boca del tubo significa que ambos respiran, por lo tanto absorben oxígeno y eliminan dióxido de carbono.

Introducción

La captación de oxígeno del medio es un proceso imprescindible para la respiración, las moléculas de este elemento que entran al cuerpo de los organismos son movilizadas hasta las células donde participan en el desdoblamiento de moléculas orgánicas para liberar energía. Todos los seres vivos requieren de esta energía para realizar sus actividades, por tanto todos necesitan consumir oxígeno para obtenerla.

En el laboratorio el consumo de oxígeno durante la respiración puede medirse empleando un dispositivo llamado respirómetro. En este dispositivo, los cambios de presión causados por el consumo de oxígeno pueden ser indicados por el movimiento de un colorante colocado en un tubo capilar que se conecta directamente al respirómetro el cual contendrá organismos vivos. El líquido en el tubo capilar se moverá acercándose o alejándose del respirómetro como una respuesta al cambio en el volumen de lo gases dentro de él.

La evolución de los organismos unicelulares requirió del desarrollo de métodos eficientes para utilizar la energía contenida en los compuestos carbonados. Las células desarrollaron estructuras especializadas, las mitocondrias, para utilizar el oxígeno molecular como aceptor de los electrones provenientes de los compuestos orgánicos. A partir de ello fueron capaces de generar y almacenar grandes cantidades de energía en forma de adenosina-trifosfato (ATP). En los vertebrados superiores, el aporte de oxígeno a los tejidos se lleva a cabo por la acción combinada de los pulmones, el sistema cardiovascular y la sangre. El oxígeno atmosférico se pone en íntimo contacto con la sangre en los capilares pulmonares. Allí se difunde a través de la membrana alveolocapilar en los eritrocitos, donde se une a la hemoglobina. La acción de bomba del corazón transporta la sangre hasta los capilares tisulares, donde un proceso inverso libera el oxígeno de la hemoglobina y permite su difusión pasiva al interior de las células.

La respiración en si es el proceso que se produce a nivel celular, lo que ocurre con el oxígeno es que este se combina con los nutrientes que llegan a la célula para que se pueda liberar la energía que estos contienen, es decir que para que se pueda liberar la energía contenida en los nutrientes estos deben combinarse con el oxígeno.

En la respiración aerobia no hay ninguna otra molécula que pueda desempeñar el papel de último aceptor de electrones para reducirse y formar agua. En la respiración anaerobia, el último aceptor de electrones y que, por tanto, se reduce, puede ser el ión nitrato o el ión sulfato, por ejemplo. En cualquier caso, en las fermentaciones (respiración anaerobia) el último aceptor tampoco es el oxígeno, sino alguna molécula orgánica sencilla.

La respiración celular es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en la cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos, es liberada de manera controlada. Durante la respiración una parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas, es incorporada a la molécula de ATP, que puede ser a continuación utilizado en los procesos endotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo del organismo (anabolismo).

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:

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:

    

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.

Tiempo / Distancia	Lombriz	Germen	Germen cocido
1 min	0.5 cm	2.5 cm	0 cm
2 min	0.5 cm	3 cm	0 cm
3 min	1 cm	5.5 cm	0 cm
4 min	1 cm	7.5 cm	0 cm
5 min	1.5 cm	9 cm	0 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?

Porque antes o después de la germinación las semillas están secas y entran en un estado de latencia

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

Para comparar el movimiento de las semillas vivas con las muertas y observar como las vivas mueven la gota y las muertas no.

¿Hacia dónde se mueve la gota del colorante? ¿Por qué crees que lo haga en ese sentido?

Hacia dentro, y lo hacen porque están absorbiendo el oxígeno.

¿Bajo qué circunstancias podrá moverse en sentido contrario?

Que lo están expulsando. Ya que están inhalando (atrayendo las moléculas que hay en el aire) y cuando es expulsado las moléculas son empujadas del recipiente hacia afuera haciendo que la gota se recorra en ese sentido.

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

Porque las lombrices a diferencia de las plantas no necesitan producir tanta energía en un muy corto lapso de tiempo.

¿Cómo puedes saber que realmente el oxígeno consumido alteró la presión dentro del respirómetro?

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

No, las plantas consumen más.

La mayoría consume el mismo gas pero en diferentes cantidades, además de variar respecto a las condiciones en las que se encuentre el ser vivo.

¿La respiración de plantas y animales es semejante?

Sí, puesto a que es el mecanismo mediante el cual todos los organismos obtienen energía.

Conclusión

Las plantas tienen que realizar mayor respiración debido a los procesos metabólicos que realiza, en donde se encuentra incluido la fotosíntesis. En este proceso es necesario grandes cantidades de energía debido a que es un proceso catabólico y ademas es constante, siempre y cuando exista una fuente luminosa.

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

Energía: es la capacidad de realizar trabajo. Sabemos que se origina en las moléculas almacenadas en el cuerpo , azúcares como el glucógeno y grasa. Aquí entra la energía química y los electrones. Las fuerzas de energía determinan la posición de los electrones en los átomos y sus interacciones con otros átomos que permiten que las moléculas se constituyan y se transformen. Esto da lugar a la formación o desintegración de moléculas, y se almacena o se libera energía.

Hay dos tipos de energía, la energía cinética que es la energía de movimiento, e incluye la luz, el calor, la electricidad, y el movimiento de objetos grandes, como el movimiento de los ojos al leer o el de los corredores.  La energía potencial, o energía almacenada,incluye la energía química almacenada en los enlaces que mantienen los átomos unidos en las moléculas, la energía almacenada en una batería y la energía de posición.

La energía cinética puede transformarse en energía potencial, y viceversa.

Oxígeno: Es un elemento químico de número atómico ocho y representado por el símbolo “O”. En condiciones normales de presión y temperatura, dos átomos del elemento se enlazan para formar el di oxígeno, un gas diatómico incoloro, inodoro e insípido con fórmula O2. Esta sustancia comprende una importante parte de la atmósfera y resulta necesaria para sostener la vida terrestre. Es un elemento no metálico altamente reactivo que forma fácilmente compuestos, es un fuerte agente oxidante y tiene la segunda electronegatividad más alta de todos los elementos. Medido por su masa, el oxígeno es el tercer elemento más abundante del universo y el más abundante en la corteza terrestre, formando prácticamente la mitad de su masa. Debido a su reactividad química, el oxígeno no puede permanecer en la atmósfera terrestre como elemento libre sin ser abastecido constantemente por la acción fotosintética de los organismos que utilizan la energía solar para producir oxígeno elemental a partir del agua.

Degradación de glucosa:   Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) 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.

Hidróxido de sodio: (NaOH) También conocido conocido como soda cáustica o sosa cáustica, es un hidróxido cáustico usado en la industria en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además, se utiliza en la industria petrolera en la elaboración de lodos de perforación base agua. A nivel doméstico, son reconocidas sus utilidades para desbloquear tuberías de desagües de cocinas y baños, entre otros.

A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe la 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%.

Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:

Conceptos clave:

• espirómetro: 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).

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.

Bibliografía:

• Programa de Biología III
• Neil A. Campell, Lawrence G. Reece, 2007, Biología: concepto y relaciones, México, Pearson Educación, 3era Edición.

W de Gowin