Producción
de oxígeno e identificación de glucosa en Elodea
expuesta a la luz y a la oscuridad
Preguntas generadoras:
1.
¿Qué
organismos producen el oxígeno en el planeta?
2.
¿Qué
necesitan para producir oxígeno?
3.
¿Qué
papel desempeña la luz en el proceso fotosintético?
Planteamiento de las hipótesis: las plantas liberan oxígeno como un desecho de la
fotosíntesis.
Creemos que nuestra elodea que está a la luz del sol producirá más glucosa y por ende liberará más oxígeno, lo contrario a la que está tapada.
Introducción
Las plantas verdes
liberan oxígeno molecular (O2) como producto de la fotosíntesis y
representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno satisface los requerimientos de todos
los organismos terrestres que lo respiran, además cuando se disuelve en agua,
cubre las necesidades de los organismos acuáticos.
La luz es uno de los recursos esenciales para
las plantas; es una forma de energía procedente del sol y no una sustancia. La luz se transforma por procesos biofísicos en energía química durante
la fotosíntesis.
La
luz que se usa en la fotosíntesis corresponde a las longitudes de onda que van
de los 380 a 760 nanómetros, es decir una fracción pequeña de todo el espectro
de energía radiante que el sol emite. La energía contenida en la luz permite
que los cloroplastos puedan modificar la estructura química del dióxido de
carbono y el agua, para transformarlos en compuestos orgánicos.
Objetivos:
· Conocer el efecto que
produce la luz sobre las plantas de Elodea
en condiciones de luminosidad y oscuridad.
· Comprobar que las
plantas producen oxígeno.
Material:
1 palangana
1 pliego de papel aluminio 1 vaso de
precipitados de 250 ml2 vasos de precipitados de 600 ml
1 caja de Petri ó vidrio de reloj
2 embudos de vidrio de tallo corto
2 tubos de ensayo
1 probeta de 10 ml
1 gotero1 espátula
1 varilla de ignición (o pajilla de escoba de
mijo)
Cerillos o encendedor
Material
biológico:
2 ramas de Elodea
Sustancias:
Fehling A
Fehling B
Glucosa
Agua destilada
Equipo:
Balanza
granataria electrónica
Parrilla
con agitador magnético
Microscopio
óptico
Procedimiento:
A. Montaje de los
dispositivos.
Enjuaga con agua de la llave la planta de Elodea que se utilizará en la práctica.
Selecciona dos ramas jóvenes. Verifica en la balanza granataria electrónica que
las ramas pesen exactamente lo mismo.
Llena la palangana con agua de la llave. Lo
siguiente deberá hacerse dentro de la palangana, por debajo del agua.
1.
Introduce
un vaso de precipitados de 600 ml
2.
Coloca
una rama de Elodea dentro de un
embudo de vidrio de tallo corto e introduce el embudo en forma invertida al
vaso de precipitados de 600 ml, cuidando que la planta se mantenga dentro del
embudo.
3.
Posteriormente
introduce un tubo de ensayo y colócalo en forma invertida en el tallo del
embudo, verificando que no contenga burbujas.
4.
Saca
el montaje y colócalo sobre la mesa.
Repite la misma operación con la otra rama de Elodea.
Una vez que ya se tienen los dos montajes,
colócalos a temperatura ambiente. Uno de ellos se dejará en condiciones de
luminosidad natural y el otro se cubrirá con papel aluminio. Deja transcurrir
48 horas.
B.
Después de transcurridas las 48 horas.
Antes de iniciar la actividad observa
1. ¿Qué se formó en los tubos de ensayo de los montajes que
dejaste en luz y en oscuridad?
El montaje que se dejó a la luz tenía una
burbuja de oxígeno y el que se quedó en la oscuridad al destaparlo no tenía
Enseguida toma el montaje que se dejó en
condiciones de luminosidad natural y agrega más agua al dispositivo, de tal
manera que al sumergir la mano al vaso de precipitados, puedas tapar con el
dedo pulgar ó índice la boca del tubo de ensayo que se encuentra invertido en
el vaso de precipitados, con el propósito de impedir la salida del gas
contenido en el interior del tubo.
Enciende una varilla de ignición (utiliza una
pajilla de escoba de mijo), y espera hasta que aparezca una pequeña brasa,
apaga la flama de la pajilla e introdúcela al interior del tubo que contiene el
gas, observa qué le sucede a la brasa de la pajilla.
Repite los pasos 2 y 3 con el montaje que se
dejó envuelto con el papel aluminio.
C. Preparación de las soluciones para
realizar la prueba control y la prueba de identificación de glucosa
Pesa 1 gr de glucosa, colócala en un vaso de
precipitados de 250 ml y agrega 100 ml de agua destilada para preparar una
disolución de glucosa al 1%. Rotula el vaso de precipitados con la leyenda:
Glucosa al 1%.
Toma todas las hojas de la planta de Elodea del montaje que se dejó en
condiciones de luz, y tritúralas en un mortero hasta obtener un homogenizado.
Procede a realizar la prueba control y la
prueba de identificación de glucosa y anota tus observaciones.
Prueba control:
Mezcla
2 ml de Fehling A y 2 ml de Fehling B en un tubo de ensayo, agrega 10 ml de la
solución de glucosa al 1%. Agita suavemente. Calienta en baño maría hasta la
ebullición y observa lo que sucede.
Prueba de identificación de glucosa:
Mezcla
2 ml de Fehling A y 2 ml de Fehling B en un tubo de ensayo, coloca el macerado
de las hojas de Elodea. Ponlos a
calentar en baño maría hasta la ebullición. Realiza una preparación temporal de
Elodea y observa al microscopio con
el objetivo de 10x.
Repite la parte
C desde el paso 2, con el montaje que se dejó en condiciones de oscuridad.
Resultados:
Parte B. Anota tus observaciones de lo que se formó en el tubo
de ensayo que dejaste en luz y en el tubo de ensayo que dejaste envuelto en
papel aluminio.
1.
¿Qué sucedió con la pajilla al acercarla a los dos
tubos de ensayo? En nuestra práctica
la pajilla se apagó.
2.
¿Por qué crees que ocurrió esto? No hubo tanta producción de oxígeno, pero en si lo
que tenía que ocurrir era que se produciría una pequeña flama.
Parte C. Si en la prueba de identificación de glucosa, se
observa el cambio de coloración de azul a naranja, indica positivo para la
presencia de glucosa.
Si
al examinar la preparación en el objetivo de 10x se observan zonas teñidas de
color naranja, indican positivo para la presencia de glucosa.
Análisis de los
resultados:
1.¿Cómo se llama lo que se produjo dentro de los tubos de
ensayo?
Se obtuvo una muestra
de que las hijas de elodea producen glucosa para su alimentación.
2.¿Qué factores
intervinieron en la producción de lo que apareció dentro de los tubos de
ensayo? ¿Por qué? los rayos del sol activan los cloroplastos para que estos
empiecen su función produciendo glucosa para la alimentación de la planta y
desechando oxígeno.
3.¿Cuál es la importancia
de la luz para la producción de oxígeno?que está es la que activa todos los
procesos químicos de la planta.
Replanteamiento de las
predicciones de los alumnos:
Nuestra planta ( la elodea, en este caso)
produjo muy poco oxígeno, no como se esperaba por lo que no se pudo ver muy
bien la flama en la pajilla pero si se obtuvo glucosa en los tubos de ensayo
por que decimos que la planta si obtuvo más glucosa que la que estuvo oculta
bajo el papel aluminio.
Conceptos
clave:
Monosacáridos, glucosa, reacción, reactivo de Fehling, oxígeno.
Relaciones. Este tema es
importante porque permite observar en el laboratorio la producción de oxígeno y
de glucosa por las plantas expuestas a la luz y por lo tanto sirve para ubicar
a los alumnos en la explicación de la importancia de la luz en la fotosíntesis.
Actividad experimental 4.
Quinta y sexta etapas
Observación de cloroplastos en células vegetales y la ciclosis
en Elodea
Preguntas
generadoras:
1. ¿Qué es una célula?
2. ¿Cuál es la función del
cloroplasto?
3. ¿Qué es y a qué se debe
la ciclosis en las células vegetales?
Planteamiento de las hipótesis: Con el microscopio
podremos observar los cloroplastos que están en la elodea y a estos haciendo la ciclosis.
Nosotros creemos que la ciclosis de los cloroplastos el proceso por el cual la
elodea obtiene tanto su color como la obtención de la glucosa.
Introducción
En la Elodea,
como en todas las angiospermas, los cloroplastos son estructuras discoidales o
elipsoidales que miden entre 5-6 micras (µ)
de diámetro y 1-2 micras (µ) de ancho. Puede haber docenas de cloroplastos
en el citoplasma de cada célula. En su ultra estructura el cloroplasto está
rodeado por dos membranas. En su interior hay un material semifluido incoloro
de naturaleza proteínica que constituye el estroma, donde se localizan la
mayoría de las enzimas requeridas en las reacciones que allí ocurren.
La
membrana interna se invagina formando dobleces pareados llamadas lamelas. A
ciertos intervalos las lamelas se ensanchan y forman bolsas o sacos planos
llamados tilacoides. Según el modelo de Hodge, la clorofila se encuentra dentro
de los tilacoides entre capas de moléculas de proteínas y fosfolípidos. Tanto
el estroma como las granas pueden ser vistos al microscopio óptico; sin
embargo, para distinguir los tilacoides y las lamelas individuales es necesario
el microscopio electrónico.
Objetivos:
·
Observar
células vegetales.
·
Observar
los cloroplastos en células vegetales.
·
Observar
el movimiento de los cloroplastos (ciclosis) en las células de la planta
acuática Elodea.
Material:
Portaobjetos y cubreobjetos
1 vidrio de reloj ó caja de Petri
2 agujas de disección
2 goteros
Navaja o bisturí
Material
biológico:
Hojas y tallos de apio
Hojas de espinaca
Hojas de lechuga
Ramas de la planta de Elodea expuesta a la luz
Ramas de la planta de Elodea en oscuridad
Sustancias:
Azul de metileno
Agua destilada 200 ml
Agua de la llave
Equipo:
Microscopio óptico
Procedimiento:
A.
Preparaciones temporales para observar cloroplastos.
Realiza preparaciones temporales de la
epidermis de hojas y tallos de apio, espinaca y lechuga. Localiza los
cloroplastos.
Para
realizar preparaciones temporales:
1.
Retira
cuidadosamente, con ayuda de unas pinzas de disección, la epidermis del tallo
de apio.
2.
Colócala
en un portaobjetos, agrega una gota de agua de la llave y pon un cubreobjetos.
3.
Observa
en el microscopio con el objetivo de 10x, después cambia al objetivo de 40x.
4.
Realiza
esquemas de tus observaciones.
Repite el procedimiento con la epidermis de
hoja de espinaca.
NOTA: Para resaltar los
cloroplastos agrega una gota de azul de metileno.B. Para observar la ciclosis en los cloroplastos de Elodea.
Selecciona una hoja joven de la planta de Elodea, colócala en un portaobjetos con
el envés hacia arriba, agrega una gota de agua de la llave, y pon el
cubreobjetos. Coloca la preparación en el microscopio y obsérvala con el
objetivo de 10x ¿Observas movimiento?
Indica cuántos cloroplastos observaste en cada
célula, Observa con el objetivo de 10x.
Después cambia al objetivo de 40x, ubica un
cloroplasto al centro del campo de observación. Descríbelo.
Resultados:
Elabora dibujos de los cloroplastos con sus
nombres. Indica cuántos cloroplastos observaste en cada célula, con el objetivo
de 10x.
Análisis de los
resultados:
¿Cuál
es la función del cloroplasto? los cloroplastos son los que atrapan la luz
solar para la obtención de energía.
¿A
qué crees que se debe la ciclosis?
Replanteamiento de las
predicciones de los alumnos:
Los
cloroplastos obtienen ma energía para hacer la ciclosis gracias a luz solar que
los activa haciendo que produzcan el pigmento que dará color a la planta.
Conceptos clave: Célula vegetal,
cloroplasto, ciclosis.
Relaciones.
Este
tema es importante porque ubica al alumno en el nivel microscópico, permitiéndole
conocer una célula vegetal y reconocer los cloroplastos como los organelos en
los que se lleva a cabo la fotosíntesis.
Actividad
experimental 3. Cuarta etapa.
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: Nosotros creemos que las lombrices respiran más rápido que el germen
y eso por que las lombrices son más grandes que el germen, además de que
creemos que por eso necesitaran respirar
más.
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.
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)
|
|
0
minutos
|
0 cm
|
|
5 minutos
|
0.5 cm
|
|
10 minutos
|
1.5 cm
|
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)
|
|
|
0 minutos
|
0 cm
|
|
|
5 minutos
|
0.2 cm
|
|
|
10 minutos
|
0.5 cm
|
|
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 poder observar la respiración de ellas ya que
estaban en la germinación se encontraban en un punto muy activo.
¿Por qué crees que deban estar muertas las
semillas que colocaste en el respirómetro control?
No estaban muertas, ya que como se esperaba movieron
la gota que colorante con la que cubrimos el respirómetro
¿Hacia dónde se mueve la gota del colorante? la
gota del colorante se mueve hacía dentro del respirómetro.¿Por qué crees que lo
haga en ese sentido? por que al estar el germen respirando y a parte que este
acababa de hervir el aire de adentro se calentó haciendo que sucesiones aire y
por ende la gota del colorante a demás de que así entraba aire para la
respiración.¿Bajo que circunstancias podrá moverse en sentido contrario? si la
planta no respirase y más bien sacase el aire, como si esta no lo necesitase.
¿Por qué crees que transcurra más tiempo en
desplazarse la gota de colorante en el respirómetro que contiene las lombrices?
tal vez por que ellas no necesitan consumir tanto oxígeno para la fotosíntesis
ya que las plantas producen su alimentación y las lombrices no, ellas requieren
de otros alimentos y no se necesita tango oxígeno para eso.
¿Cómo puedes saber que realmente el oxígeno
consumido alteró la presión dentro del respirómetro? Porque se crea un
diferencial de presión al consumirse el oxigeno.
¿Las plantas y los animales consumen el mismo
gas durante la respiración? no, las plantas necesitan del CO2 y las lombrices
de O2
¿La respiración de plantas y animales es
semejante? los animales la ocupan para llevar O2 a la sangre, pero los dos la
ocupan para la producción de glucosa aunque las plantas utilizan la respiración
para su alimentación y las lombrices para otros mecanismos.
Caracteriza
los siguientes conceptos: energía, oxígeno, degradación de glucosa, hidróxido
de sodio.
Replanteamiento
de las predicciones de los alumnos:
Las
plantas respiraron más ya que ellas utilizan el CO2 para producir su
alimentación y esto está en constante producción y las lombrices no producen su
propio alimento por lo que lo obtienen de otro lugar haciendo que no gasten
tanta energía.
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.
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