Practica 3. Consumo de oxígeno durante la respiración de semillas de frijol y lombrices.

Actividad experimental 3.  Cuarta etapa.

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

Preguntas generadoras:

1.    ¿Las plantas respiran?

Las plantas obtienen la materia orgánica del alimento que producen, y la utilizan para construir sus tejidos y para obtener la energía necesaria para la vida.
Esta energía se obtiene a través la respiración. En este proceso, el oxígeno que las plantas captan del aire reacciona con los azúcares que se forman durante el proceso de la fotosíntesis. El proceso de respiración ocurre en las mitocondrias, hasta donde llega el oxígeno .Allí mediante una serie de reacciones químicas, se descompone el azúcar y se obtiene la energía  del alimento.

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

Las plantas igual que los animales respiran: tomando oxígeno del aire y expulsando dióxido de carbono, además de que la respiración se lleva a acabo a nivel celular y con el objetivo de obtener energía.

3.    ¿Qué partes de las plantas respiran?

La respiración de las plantas se lleva a cabo en los estomas cuya función principal es regular el intercambio de gases entre las plantas y la atmósfera. También parte de la respiración se lleva a cabo en las lenticelas de los tallos y algunos orificios presentes en las raíces.

Planteamiento de las hipótesis:

En la práctica veremos como la respiración que llevan a cabo las plantas es igual a la que lleva a cabo los animales. Se cree que la lombriz por ser un animal respirará más que la planta pero es falso, ya que la planta necesita de más energía.

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 donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP que es la única forma de energía que reconocen las células.

La respiración celular es una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía

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).

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:

Tiempo (min)	Desplazamiento (cm)
2	1
4	2.5
6	3.5

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	1.5
15	2

     

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

Para que las semillas estuvieran en pleno crecimiento, así observar que consumen más oxígeno ya que necesitan más energía.

¿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.

¿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 contraria 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 no consumieran oxígeno.

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

Porque la lombriz no está en pleno desarrollo como la planta, y por ello no necesita de tanta energía.

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

Si la gota se mueve.

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

Si debido a que necesitan llevar oxígeno a todas las células. 

¿La respiración de plantas y animales es semejante?

Si, sólo cambian los mecanismos para llevarla a cabo.

Caracteriza los siguientes conceptos:

Energía: La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica

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.

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%.

Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:

Los organismos como las plantas y  los animales ocupamos el oxígeno para el proceso de respiración y obtención de energía, y aunque tenemos mecanismos distintos, captamos casi el mismo oxígeno en cantidad y tiempo. En la  práctica descubrimos que las semillas germinadas sin hervir son las que respiraron más ya que ellas estaban realizando el proceso de  respiración; al igual que las lombrices, mientras que las semillas germinadas que estaban hervidas consumían al principio, más  oxígeno por la combustión y posteriormente morían.

Conceptos clave:

RESPIRÓMETRO. Un 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.

RESPIRACIÓN COMO FUNCIÓN GENRAL DE LOS SERES VIVOS.  La respiración es el proceso mediante el cual un organismo transforma en ATP la energía que está almacenada en los alimentos. El ATP es la molécula energética que utilizan todas las células y gracias a esto podemos llevar a cabo todas las funciones necesarias.

Discusión:

Paola: Antes de realizar la práctica no pensé que fuera a haber similitud en el consumo de oxígeno tanto como en las plantas como en las lombrices, pero después de realizarla, mis ideas previas fueron corregidas.

Griselda: En la practicad se usó un instrumento llamado respirómetro. Este dispositivo, media los cambios depresión causados por el consumo de oxígeno esto se indicó gracias al movimiento de una gota de rojo Congo. El líquido en el tubo capilar se movió acercándose o alejándose del respirómetro como una respuesta al cambio en el volumen de los gases dentro de él.

Dulce: La práctica me ayudo a desechar las ideas previas que tenía sobre la respiración animal y la vegetal, creándome una visión más clara y mejor comprensión sobre el tema de respiración.

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

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0574-02/respiracion.html

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/