BIOLOGÍA: GUÍAS DE LABORATORIO Programa de Administración y Gestión Ambiental Facultad de Ciencias Ambientales Mbio. Rodrigo Fabian Calderón Muñoz, MSc.
Rodrigo Fabian Calderón Muñoz rodrigo_fabianc@hotmail.com rodrigo-calderon@unipiloto.edu.co 1 Imágenes de la portada tomadas de: http://www.sxc.hu http://imageafter.com Con licencia de uso libre. Diseño de portada: William Antonio Lozano-Rivas wlozanorivas@gmail.com Todos los derechos reservados. Esta obra se encuentra protegida por las leyes de derechos de autor de Colombia. Queda prohibida la reproducción, distribución, transformación y publicación total o parcial de esta obra por cualquier medio y formato, sin el previo y expreso consentimiento por escrito de la Universidad Piloto de Colombia. Para citar este material por favor hacerlo de la siguiente manera: Calderón M., R.F. (2013). Biología: Guías de Laboratorio. Cuadernillo de Trabajo del Alumno. Bogotá: Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Piloto de Colombia.
TABLA DE CONTENIDO PRESENTACIÓN... 3 NORMAS DE COMPORTAMIENTO Y SEGURIDAD PARA EL TRABAJO EN LABORATORIO... 5 OBJETIVOS GENERALES DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO... 8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS... 8 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 1. MICROSCOPIA, PRINCIPIOS ÓPTICOS, MANEJO Y CUIDADO DEL MICROSCOPIO... 9 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 2. BIOMOLÈCULAS... 18 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 3. IDENTIFICACIÓN DE CÉLULAS PROCARIOTAS... 30 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 4. LA CÉLULA: ESTRUCTURA FUNCIONAL Y DIVERSIDAD CELULAR... 38 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 5. PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR, OSMOSIS Y PRESIÓN OSMÓTICA... 53 PRÀCTICA DE LABORATORIO No. 6. FOTOSÍNTESIS... 62 PRÀCTICA DE LABORATORIO No. 7. FUNDAMENTOS DE GENÉTICA... 72 2
PRESENTACIÓN Un curso de biología debe desarrollar en los estudiantes de carreras relacionadas con las Ciencias Ambientales, una impresión más real y positiva de la ciencia como una actividad humana relacionada con el ambiente. Esto se logra dando una explicación clara de los conceptos biológicos dentro de temas unificados para que puedan aplicar el método hipotético-deductivo en estudios de caso. Este curso le permite al estudiante personalizar la ciencia, tomándola como una actividad creativa del hombre, más que como una colección impersonal de hechos. De otra parte, debido a que la biología y sus aplicaciones tienen un enorme impacto sobre la cultura y sobre nuestra percepción del mundo natural, sobre nuestra salud y calidad de vida, es importante que los estudiantes comprendan que la ética tiene un lugar muy importante en la ciencia, incluso en la investigación básica y que la tecnología nos da la posibilidad de examinar valores y hacer elecciones. 3 Para todos los efectos, se entiende que las prácticas de laboratorio son parte fundamental de la formación del futuro profesional de las ciencias ambientales. Por lo tanto, el objetivo general de las prácticas en la asignatura de biología es desarrollar habilidades en la observación biológica de los fenómenos y casos de estudio naturales a partir de experiencias vivenciales de laboratorio, que complementen los elementos conceptuales y analizar los problemas y casos de estudio inherentes a su disciplina dentro de un contexto biológico. Estas guías de laboratorio están diseñadas para un curso, con unas técnicas de laboratorio básicas en cuanto a la conceptualización del área biológica que compete para la administración de los recursos naturales y las ciencias ambientales, en general. Los experimentos y procedimientos son simples, seguros, fáciles de desarrollar y especialmente apropiados para la dinámica de la asignatura. Algunos experimentos requieren una segunda sesión para ser desarrollados. Cada ejercicio incluye fotografías o esquemas, tópicos tradicionales y experimentos que ayudan a los estudiantes a conocer y aprender el área biológica. El manual posee tanto prácticas nuevas como clásicas, adaptadas, actualizadas y modificadas a nuestras condiciones y necesidades. El modelo didáctico que presentan las guías es uniforme y flexible con el fin de desarrollar habilidades y destrezas y facilitar la comprensión de los conceptos biológicos. Cada guía consta de una introducción que proporciona un marco teórico amplio y actualizado; unos objetivos que indican lo que se pretende lograr cuando la práctica finalice; los materiales reactivos y equipos; un procedimiento que indica la forma de trabajo y los pasos detallados a seguir; los resultados que el estudiante
debe obtener con el ejercicio de la práctica; una discusión y conclusiones en forma deductiva y crítica, una vez que ha logrado los resultados, y un cuestionario de consulta para que desarrolle fuera del laboratorio, indagando en los diferentes textos incluidos en la bibliografía de cada práctica. 4
NORMAS DE COMPORTAMIENTO Y SEGURIDAD PARA EL TRABAJO EN LABORATORIO El buen desarrollo de las prácticas de laboratorio depende en gran medida del cumplimiento de normas básicas a saber: 1. Antes de realizar una práctica, debe leerse detenidamente para adquirir una idea clara de su objetivo, fundamento y técnica. Los resultados deben ser siempre anotados cuidadosamente apenas se conozcan. 2. El trabajo en laboratorio se realiza por grupos previamente establecidos con el profesor respectivo, por lo cual se requiere la asistencia de la totalidad del grupo en el horario establecido. Además, cada grupo de prácticas se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material. 3. Por la duración de algunos procedimientos la práctica debe iniciarse a la hora acordada, para poder dar cumplimiento al desarrollo total de la misma durante el tiempo establecido. Pasados 15 minutos de la hora fijada no se permite el acceso de ningún estudiante al laboratorio. 4. Es condición necesaria la utilización de bata blanca de manga larga para ingresar al laboratorio y desarrollar cualquier práctica. 5. Asignará en la primera práctica el puesto de trabajo para cada estudiante, el cual debe respetar durante el período académico. 6. Como normas de precaución y seguridad queda prohibido: Consumir alimentos y/o bebidas dentro del laboratorio, fumar, ingresar elementos como walkman, grabadoras, celulares encendidos entre otros. También el ingreso de visitantes o asistentes que no estén registrados como estudiantes de esa clase. 7. Es condición obligatoria mantener buen comportamiento dentro del laboratorio, durante el desarrollo de las prácticas (no correr, no gritar, no jugar con los implementos del laboratorio o elementos requeridos para la práctica). 8. Respecto a los implementos del laboratorio debe tenerse en cuenta: a. Los elementos necesarios para el desarrollo de cada práctica serán asignados al inicio de la misma y serán de su responsabilidad hasta finalizarla. b. Cualquier daño que se cause a alguno de los elementos asignados a un estudiante será responsabilidad absoluta del encargado del mismo y por lo tanto los costos de su reparación o reposición correrán a cargo del responsable. c. Los equipos que se encuentran en el laboratorio y que no sean usados durante la práctica deben permanecer en su lugar y no ser objeto de juego. 9. Para el cuidado de los microscopios binoculares y trinoculares y estereomicroscopios debe tenerse en cuenta: 5
a. Limpiar las partes ópticas utilizando ÚNICAMENTE papel para lentes. NO USE PAÑUELOS. b. Cuando se van a observar preparaciones húmedas o coloreadas no debe quedar líquido sobre la laminilla ni por debajo de la lámina. Límpielas bien antes de colocarlas sobre la platina. Mantenga limpia y seca la platina. Si derrama sobre ella algún líquido, séquelo utilizando la bayetilla o un papel absorbente. c. Cuando utilice el objetivo de inmersión (90X o 100X) límpielo con papel para lentes. d. No debe quitar ningún componente óptico o mecánico del equipo ni intercambiar las lentes. e. Una vez utilizado el equipo debe quedar limpio y con el objetivo de menor aumento en posición de trabajo. f. Para transportar el equipo, emplee las dos manos; tómelo del brazo del aparato con una mano y con la otra de la base, siempre en posición vertical pues al voltearlo se pueden caer los lentes y el espejo. 10. En los casos en que sea necesario el uso de los mecheros se debe tener especial cuidado teniendo en cuenta que son mecheros de alcohol. El manejo del mechero debe ser cuidadoso y en ningún momento permanecerá encendido cuando no sea necesario. 11. Algunas de las prácticas de laboratorio fueron planeadas para usar elementos químicos. Al respecto se debe tener en cuenta que: a. La dosificación y distribución de estos materiales estará a cargo del profesor. b. Atender a las advertencias del profesor antes de iniciar la práctica. c. Conocer el grado de toxicidad (si existe) antes de manipularlo. d. En caso de ser necesario usar guantes y tapabocas para evitar el contacto con los mismos. e. Está terminantemente prohibido jugar con este tipo de material. f. Al final de la práctica arrojar los residuos químicos en los sitios asignados para tal fin. 6 12. En las prácticas de laboratorio es necesario el uso de material biológico. Para el adecuado manejo de este material se debe tener en cuenta que: a. La dosificación y distribución de estos materiales estará a cargo del profesor. b. Atender las advertencias del profesor antes de iniciar la práctica. c. En caso de ser necesario usar guantes y tapabocas para evitar el contacto con los mismos. d. Los materiales que entren en contacto con este tipo de materiales deberán ser esterilizados o eliminados inmediatamente después de su uso.
e. No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar con el profesor. f. Los productos inflamables (gases, alcohol, éter, etc.) deben mantenerse alejados de las llamas de los mecheros. Si hay que calentar tubos de ensayo con estos productos se hará al baño María, nunca directamente a la llama. g. Cuando se manejan productos corrosivos (ácidos, álcalis, etc.) deberá hacerse con cuidado para evitar que salpiquen el cuerpo o los vestidos. Nunca se verterán bruscamente en los tubos de ensayo, sino que se dejarán resbalar suavemente por su pared. h. Cuando se vierta un producto líquido, el frasco que lo contiene se inclinará de forma que la etiqueta quede en la parte superior para evitar que si escurre líquido se deteriore dicha etiqueta y no se pueda identificar el contenido del frasco. 7 13. A lo largo de la práctica evitar el desperdicio o derramamiento en zonas donde otras personas puedan entrar en contacto con la sustancia. En dado caso avisar al profesor para solucionar el problema. Adicionalmente, el orden y la limpieza deben presidir todas las experiencias de laboratorio. En consecuencia, al terminar cada práctica se procederá a limpiar cuidadosamente el material que se ha utilizado.
OBJETIVOS GENERALES DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO Para todos los efectos, se entiende que las prácticas de laboratorio son parte fundamental de la formación del futuro profesional en las Ciencias Ambientales. Por lo cual, el objetivo general de las prácticas en la asignatura de biología es: Desarrollar en los estudiantes la observación científico biológica de los fenómenos y casos de estudio naturales a partir de experiencias vivenciales de laboratorio, que complementen los elementos teórico conceptuales que le permitan analizar los problemas y casos inherentes a su disciplina dentro de un contexto biológico. 8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Incentivar a los estudiantes a las investigaciones científicas sobre los recursos naturales de Colombia, su biodiversidad y su aplicación con fines socioeconómicos, en busca del desarrollo del país. Ejercitar habilidades en el manejo de técnicas y métodos de campo, toma de datos y manipulación de material biológico. Ejecutar acciones directas en el trabajo de laboratorio para que los estudiantes aprendan las técnicas y métodos de trabajo práctico que se utilizan en las diferentes disciplinas de las carreras afines a las ciencias ambientales y adquieran las habilidades operativas respectivas. Profundizar las técnicas y los métodos empleados en el laboratorio del curso de biología con el desarrollo de la ciencia actual en el país y en el mundo. Dar a conocer a los estudiantes los instrumentos de medición y exploración biológica, ecológica y ambiental.
NOMBRE DEL DOCENTE DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DE LA PRÀCTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 1. MICROSCOPIA, PRINCIPIOS ÓPTICOS, MANEJO Y CUIDADO DEL MICROSCOPIO Fecha de realización Fecha de entrega informe Integrantes del grupo 9 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Señalar los componentes mecánicos y ópticos del microscopio. Manejar correctamente el microscopio. Comparar los tipos de imágenes. 2. MARCO TEÓRICO La invención a mediados y finales del Siglo XVI de dos aparatos ópticos: el telescopio y el microscopio compuesto, contribuyó a modificar la concepción que el hombre tenía del mundo. Los holandeses, FRANCIS y ZACHARIAS JANSEEN manufacturaron el primer microscopio compuesto en 1590. Este microscopio poseía aumentos de 10X y 30X y fue empleado para observar en forma amplificada, estructuras de insectos, imperceptibles a simple vista. GALILEO GALILEI (1564-1642) construyó sus propios microscopios y los utilizó para estudiar los arreglos de las facetas de los ojos compuestos de los insectos. ANTONY VAN LEEWENHOEK (1632 1723), uno de los más distinguidos microscopistas, llegó a ser experto en pulir lentes, fue el primero en descubrir organismos como bacterias, protozoarios, e hidras, describió por primera vez espermatozoides de humanos, de perros, conejos, ranas, peces e insectos. Sus observaciones fueron confirmadas por ROBERT HOOKE (1635-1703) quién al observar un corte fino de corcho señaló que está formado por una estructura parecida a las celdas de un panal de abejas. A esta unidad pequeña la denominó celdas o células (Doorn, 2002).
PRINCIPIOS ÓPTICOS: Toda lente o sistema de lentes que, interpuesto entre un objeto próximo y el ojo, permite observar a aquel de un tamaño mayor y con detalles no visibles a simple vista se considera un microscopio. El microscopio compuesto por el contrario consta de dos sistemas de lentes convergentes y la imagen del objeto observado a través de él es VIRTUAL, INVERTIDA Y DE MAYOR TAMAÑO QUE EL OBJETO (Frieg, 1999). Los poderes del microscopio son: 1. Poder de aumento. 2. Poder de resolución. 3. Poder de definición. 4. Poder de penetración. 10 PODER DE AUMENTO: En el microscopio compuesto la ampliación (A) es igual al producto del aumento del objetivo por el aumento del ocular. A total= A objetivo x A ocular. A= 10X x 10X = 100X PODER DE RESOLUCIÓN: Se refiere a la capacidad de un sistema óptico de presentar dos puntos próximos distintos o separados. Se especifica por la distancia mínima en que se logra resolver esos dos puntos. Este poder a su vez depende de la longitud de onda de la luz y de la apertura numérica del objetivo (NA). Esta última se relaciona el ángulo de apertura de los rayos de luz que provienen de la fuente, con el índice de refracción. El poder de resolución es igual a: Longitud de onda de la luz 2XNA Por lo tanto si tiene un objetivo de 100 X, con una apertura numérica (NA) de 1.3 y una longitud de onda promedio (A) de 520 nm (nanómetros) el poder de resolución será: PR: 520 nm = 0.2 micrones. 2x 1.30 PODER DE DEFINICIÓN: Permite formar imágenes claras con contornos definidos. PODER DE PROFUNDIDAD DE FOCO: Es posible observar varios planos de una preparación sin variar la posición del enfoque. PARTES DEL MICROSCOPIO. El microscopio compuesto consta de un sistema
combinado de lentes: OBJETIVOS y OCULAR. El Ocular está localizado en el extremo superior del TUBO ÓPTICO, los aumentos que puede tener generalmente son 6K, 8X, 10K, 12X, 15X. Los Objetivos se encuentran localizados en el REVÓLVER. Son de menor aumento (6X, 10X), de mayor aumento (4OX y 45X) y de inmersión (90X y 100X). El tubo puede ser recto o inclinado, tiene un soporte o BRAZO, que se une a la PLATINA y a la BASE o PIE del microscopio. La platina es una plataforma metálica que lleva un orificio central por donde pasan los rayos luminosos y sobre la cual se colocan las preparaciones a examinar. Debajo de la platina está el CONDENSADOR y el DIAFRAGMA, ayudan a regular la intensidad y la cantidad de luz respectivamente (Doorn, 2002). 11 El sistema de iluminación puede estar incorporado al microscopio, o ser externo, en cuyo caso la luz de una lámpara se dirige a la preparación con un ESPEJO CIRCULAR. Los rayos luminosos atraviesan el condensador y la preparación, para finalmente pasar por el objetivo y el ocular. Al lado del tubo o en la base del microscopio se encuentran dos tornillos concéntricos el MACROMÉTRICO de ajuste grueso y el MICROMÉTRICO, más pequeño, de ajuste fino que accionan una cremallera (Doorn, 2002). Antony Van Leuwenhoeck fue el primer cazador de microbios y se dedicó durante toda su vida a la observación, a través de lentes que él mismo pulía con esmerado detalle. A fines del siglo XIX y comienzos del actual, el microscopio se acercó a sus límites teóricos y prácticos de rendimiento. En este período también se desarrollaron técnicas básicas de preparación de material para estudio microscópico como son: 1. Fijación de células con agentes que matan y estabilizan la estructura, conservando su aspecto e impidiendo la alteración degenerativa. 2. Inclusión en sustancias duras que soportan el tejido para el corte, es decir la preparación de capas muy delgadas. 3. Tinción de células con colorantes que tiñen organelos, dando contrastes como por ejemplo entre NÚCLEO Y CITOPLASMA. El microscopio es un instrumento óptico que sirve para visualizar estructuras con dimensiones inferiores al poder de resolución del ojo humano, el cual se estima entre 80 y 100 micras (Doorn, 2002). 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo:
ELEMENTO CARACTERISTICAS CANTIDAD Microscopio Binocular 1 Palillos Madera 5 Recortes de letras Letra e 1 Laminas y laminillas vidrio 1 x muestra 3.2 Reactivos: Colorantes: Cristal violeta, Fucsina, Azul de metileno y/o entre otros. Decolorantes: Alcohol acetona, Xilol Fijadores: Lugol 12 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Reconocimiento del Microscopio 1. Colocar el objetivo de menor aumento en posición de empleo y bajar la platina completamente. Si el microscopio se recogió correctamente en el uso anterior, ya debería estar en esas condiciones. 2. Colocar la preparación sobre la platina sujetándola con las pinzas metálicas. 3. Comenzar la observación con el objetivo de 4x (ya está en posición) o colocar el de 10 aumentos (10x) si la preparación es de bacterias. 4. Para realizar el enfoque: Acercar al máximo la lente del objetivo a la preparación, empleando el tornillo macrométrico. Esto debe hacerse mirando directamente y no a través del ocular, ya que se corre el riesgo de incrustar el objetivo en la preparación pudiéndose dañar alguno de ellos o ambos. Mirando, ahora sí, a través de los oculares, ir separando lentamente el objetivo de la preparación con el macrométrico y, cuando se observe algo nítida la muestra, girar el micrométrico hasta obtener un enfoque fino. 5. Pasar al siguiente objetivo. La imagen debería estar ya casi enfocada y suele ser suficiente con mover un poco el micrométrico para lograr el enfoque fino. Si al cambiar de objetivo se perdió por completo la imagen, es preferible volver a enfocar con el objetivo anterior y repetir la operación desde el paso 3. El objetivo de 40x enfoca a muy poca distancia de la preparación y por ello es fácil que ocurran dos tipos de percances: incrustarlo en la preparación si se descuidan las precauciones anteriores y mancharlo con aceite de inmersión si se observa una preparación que ya se enfocó con el objetivo de inmersión. 6. Empleo del objetivo de inmersión: Bajar totalmente la platina.
Subir totalmente el condensador para ver claramente el círculo de luz que nos indica la zona que se va a visualizar y donde habrá que echar el aceite. Girar el revólver hacia el objetivo de inmersión dejándolo a medio camino entre éste y el de x40. Colocar una gota mínima de aceite de inmersión sobre el círculo de luz. Terminar de girar suavemente el revólver hasta la posición del objetivo de inmersión. Mirando directamente al objetivo, subir la platina lentamente hasta que la lente toca la gota de aceite. En ese momento se nota como si la gota ascendiera y se adosara a la lente. Enfocar cuidadosamente con el micrométrico. La distancia de trabajo entre el objetivo de inmersión y la preparación es mínima, aún menor que con el de 40x por lo que el riesgo de accidente es muy grande. Una vez se haya puesto aceite de inmersión sobre la preparación, ya no se puede volver a usar el objetivo 40x sobre esa zona, pues se mancharía de aceite. Por tanto, si desea enfocar otro campo, hay que bajar la platina y repetir la operación desde el paso 3. Una vez finalizada la observación de la preparación se baja la platina y se coloca el objetivo de menor aumento girando el revólver. En este momento ya se puede retirar la preparación de la platina. Nunca se debe retirar con el objetivo de inmersión en posición de observación. Limpiar el objetivo de inmersión con cuidado empleando un papel especial para óptica. Comprobar también que el objetivo 40x está perfectamente limpio. 13 4.2 Mantenimiento y precauciones 1. Al finalizar el trabajo, hay que dejar puesto el objetivo de menor aumento en posición de observación, asegurarse de que la parte mecánica de la platina no sobresale del borde de la misma y dejarlo cubierto con su funda. 2. Cuando no se está utilizando el microscopio, hay que mantenerlo cubierto con su funda para evitar que se ensucien y dañen las lentes. Si no se va a usar de forma prolongada, se debe guardar en su caja dentro de un armario para protegerlo del polvo. 3. Nunca hay que tocar las lentes con las manos. Si se ensucian, limpiarlas muy suavemente con un papel de filtro o, mejor, con un papel de óptica. 4. No dejar el portaobjetos puesto sobre la platina si no se está utilizando el microscopio.
5. Después de utilizar el objetivo de inmersión, hay que limpiar el aceite que queda en el objetivo con pañuelos especiales para óptica o con papel de filtro (menos recomendable). En cualquier caso se pasará el papel por la lente en un solo sentido y con suavidad. Si el aceite ha llegado a secarse y pegarse en el objetivo, hay que limpiarlo con una mezcla de alcoholacetona (7:3) o xilol. No hay que abusar de este tipo de limpieza, porque si se aplican estos disolventes en exceso se pueden dañar las lentes y su sujeción. 14 6. No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio (macrométrico, micrométrico, platina, revólver y condensador). 7. El cambio de objetivo se hace girando el revólver y dirigiendo siempre la mirada a la preparación para prevenir el roce de la lente con la muestra. No cambiar nunca de objetivo agarrándolo por el tubo del mismo ni hacerlo mientras se está observando a través del ocular. 8. Mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama sobre ella algún líquido, secarlo con un paño. Si se mancha de aceite, limpiarla con un paño humedecido en xilol. 9. Es conveniente limpiar y revisar siempre los microscopios al finalizar la sesión práctica y, al acabar el curso, encargar a un técnico un ajuste y revisión general de los mismos. 5. Cuestionario 1. Describa cada una de las partes del microscopio, recordando la función de cada una de ellas.
15 2. Señale y escriba las partes del microscopio en la siguiente figura. Imagen tomada de: http://1.bp.blogspot.com/ TnqKGL2sjc/STBG11e_niI/AAAAAAAAARQ/ISAp6Z8S 37A/s400/Microscopio.gif
Mediciones con el microscopio Áreas del Campo Visual. Determinación del diámetro del campo óptico (Ф). Utilice el objetivo de menor aumento. En una lámina coloque un trozo de papel milimetrado. Enfoque el campo visual, usted puede observar lo siguiente (los cálculos que se presentan para cada esquema calculan el área de los campos): h2 = c2 + c2 h2 = (1)2 + (1)2 h2 = 1 + 1 h2 = 2 h = 2 h = 1,4142 mm. Diámetro = 1,4142 mm. Área = r2 Área = 3,1416(0.7071)2 Área = Diámetro = 1 mm. Área = 3,1416(0,5)2 Área= Diámetro = 2 mm. Área = 3,1416(1)2 Área= 16 Plano diametral Ej. 10X a b Fig. 1. a. enfoque de un cuadrado de 1 mm de lado b. medida en mm del diámetro del campo óptico (Ф) a menor aumento 1. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA De Robertis, R. & De Robertis, H., (1981).-, Biología celular y molecular. El Ateneo, S.A. Doorn, 2002. Teoría celular: Didáctica especial para biólogos.
Frieg, G. (1999), Biología,México, McGraw-Hill/Interamericana. Holtzmen, Erlc. Novikoff, Alex. (1966), Estructura y dinámica celular. México, Interamericana. 17
DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DEL DOCENTE NOMBRE DE LA PRÁCTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 2. BIOMOLÈCULAS 18 Fecha de realización Fecha de entrega informe Integrantes del grupo DESARROLLO 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Conocer los elementos que forman la materia viva, y cómo se unen químicamente para forman las biomoléculas. La composición y estructura química de las biomoléculas, sus propiedades y la función que realizan a nivel biológico. Reconocer experimentalmente los grupos básicos de principios inmediatos. Valorar la importancia del conocimiento de los constituyentes bioquímicos de la vida, y su relación en el avance científico, sanitario y de desarrollo social. 2. MARCOTEÓRICO La materia viva se distingue por su organización y propiedades características, que dependen a su vez de su peculiar composición y estructura molecular. Todo tipo de moléculas que forman parte de los materiales biológicos recibe el nombre de biomoléculas o también principios inmediatos, los cuales se forman al unirse químicamente determinados elementos: los bioelementos. La materia viva está constituida en un 96% por 6 bioelementos, llamados primarios: C, H, O, N, P y S. Todo tipo de materia orgánica contiene los tres primeros; las proteínas tienen siempre, además, N; los ácidos nucleicos, siempre P, el cual es, al mismo tiempo esencial para constituir el ATP (la molécula energética), y para formar las membranas celulares (fosfolípidos); el S, a su vez, forma parte de la metionina y la cisteína, dos aminoácidos que normalmente se encuentran en todas las proteínas, forman puentes disulfuro y se encuentra en multitud de biomoléculas fundamentales (CoA, p.ej.). Como estos seis elementos forman la estructura de la
materia orgánica, también se les llama a veces bioelementos plásticos. El resto de los bioelementos se llaman secundarios, y aunque su proporción es pequeña en los materiales biológicos (a veces, sin embargo es muy alta: huesos, conchas de moluscos, etc.), suelen ser imprescindibles para los procesos biológicos: Mg (clorofila de los organismos fotosintéticos), Fe (citocromos de la cadena respiratoria), Na y K (transmisión nerviosa), Ca (contracción muscular, coagulación sanguínea), etc. Aquellos bioelementos secundarios que no siempre se encuentran en todos los materiales biológicos y cuya proporción es inferior al 0,1%, se llaman oligoelementos, y suelen ser necesarios en aquellos organismos que los presentan. 19 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERISTICAS CANTIDAD Tubos de ensayo Vidrio 15 Gradilla Plástico o madera 1 Baño maría Mufla y Beackers 1 Mechero Alcohol 1 Pipeta Vidrio 5 3.2 Reactivos: Solución de Lugol Solución de Fehling A y B Solución alcalina (sosa, potasa, bicarbonato, etc.) HCl diluido Soluciones al 5% de glucosa, maltosa, lactosa, fructosa, sacarosa y almidón. Solución de NaOH al 20% Solución de Sudán III Tinta china roja Eter, cloroformo o acetona Aceite de oliva Solución de HCl concentrado Alcohol etílico Solución de SO4Cu al 1% NaOH al 20% Clara de huevo o leche Solución de albúmina al1-2%
4. PROCEDIMIENTO 4.1 Estudio de azúcares reductores Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, que deben al grupo carbonilo que tienen en su molécula. Este carácter reductor puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de Cobre (II). Las soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción con el glúcido reductor se forma óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor. 20 Técnica 1. Poner en los tubos de ensayo 3ml de la solución de glucosa, maltosa, lactosa fructosa o sacarosa (según indique el profesor). 2. Añadir 1ml de solución de Fehling A (contiene CuSO4) y 1ml de Fehling B (lleva NaOH para alcalinizar el medio y permitir la reacción) 3. Calentar los tubos a la llama del mechero hasta que hiervan. 4. La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo y será negativa si queda azul o cambia a un tono azul-verdoso. 5. Observar y anotar los resultados de los diferentes grupos de prácticas con las distintas muestras de glúcidos. Resultados Dibuje
4.2 Hidrólisis de la sacarosa Fundamento La sacarosa es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por lo que carece de poder reductor y la reacción con el licor de Fehling es negativa, tal y como ha quedado demostrado en el experimento 1. Sin embargo, en presencia de HCl y en caliente, la sacarosa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y fructosa, que sí son reductores. La prueba de que se ha verificado la hidrólisis se realiza con el licor de Fehling y, si el resultado es positivo, aparecerá un precipitado rojo. Si el resultado es negativo, la hidrólisis no se ha realizado correctamente y si en el resultado final aparece una coloración verde en el tubo de ensayo se debe a una hidrólisis parcial de la sacarosa. 21 Técnica 1. Tomar 3ml de solución de sacarosa y añadir 10 gotas de HCl diluido. 2. Calentar a la llama del mechero durante unos 5 minutos. 3. Dejar enfriar. 4. Neutralizar añadiendo 3ml de solución alcalina. 5. Realizar la prueba de Fehling como se indica en el experimento 1. 6. Observar y anotar los resultados. Resultados Dibuje
4.3. Investigación de polisacáridos (ALMIDÓN) Fundamento El almidón es un polisacárido vegetal formado por dos componentes: la amilosa y la amilopectina. La primera se colorea de azul en presencia de yodo debido no a una reacción química sino a la absorción o fijación de yodo en la superficie de la molécula de amilosa, lo cual sólo ocurre en frío. Como reactivo se usa una solución denominada lugol que contiene yodo y yoduro potásico. Como los polisacáridos no tienen poder reductor, la reacción de Fehling da negativa. 22 Técnica 1. Colocar en un tubo de ensayo 3ml de la solución de almidón. 2. Añadir 3 gotas de la solución de lugol. 3. Observar y anotar los resultados. 4. Calentar suavemente, sin que llegue a hervir, hasta que pierda el color. 5. Enfriar el tubo de ensayo al grifo y observar cómo, a los 2-3 minutos, reaparece el color azul. Resultados Dibuje
4.4. Saponificación Fundamento Las grasas reaccionan en caliente con el hidróxido sódico o potásico descomponiéndose en los dos elementos que las integran: glicerina y ácidos grasos. Éstos se combinan con los iones sodio o potasio del hidróxido para dar jabones, que son en consecuencia las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos. En los seres vivos, la hidrólisis de los triglicéridos se realiza mediante la acción de enzimas específicos (lipasas) que dan lugar a la formación de ácidos grasos y glicerina. 23 Técnica 1. Colocar en un tubo de ensayo 2ml de aceite y 2ml de NaOH al 20%. 2. Agitar enérgicamente y colocar el tubo al baño María de 20 a 30 minutos. 3. Pasado este tiempo se pueden observar en el tubo 3 fases: una inferior clara que contiene la solución de sosa sobrante junto con la glicerina formada, otra intermedia semisólida que es el jabón formado y una superior lipídica de aceite inalterado. 4.5. Tinción Fundamento Los lípidos se colorean selectivamente de rojo-anaranjado con el colorante Sudán III. Técnica 1. Disponer en una gradilla 2 tubos de ensayo colocando en ambos 2ml de aceite. 2. Añadir a uno de los tubos 4-5 gotas de solución alcohólica de Sudán III. 2. Al otro tubo añadir 4-5 gotas de tinta roja. 3. Agitar ambos tubos y dejar reposar. 4. Observar los resultados: en el tubo con Sudán III todo el aceite tiene que aparecer teñido, mientras que en el tubo con tinta ésta se irá al fondo y el aceite no estará teñido.
Resultados Dibuje 24 4.6. Solubilidad Fundamento Los lípidos son insolubles en agua. Cuando se agitan fuertemente en ella se dividen en pequeñísimas gotas formando una emulsión de aspecto lechoso, que es transitoria, pues desaparece en reposo por reagrupación de las gotitas de grasa en una capa que, por su menor densidad se sitúa sobre el agua. Por el contrario, las grasas son solubles en disolventes orgánicos, como el éter, cloroformo, acetona, benceno, etc. Técnica 1. Poner 2ml de aceite en dos tubos de ensayo. 2. Añadir a uno de ellos 2ml de agua y al otro 2ml de éter u otro disolvente orgánico. 3. Agitar fuertemente ambos tubos y dejar reposar. 4. Observar los resultados: Se verá cómo el aceite se ha disuelto en el éter y, en cambio no lo hace en el agua y el aceite subirá debido a su menor densidad.
Resultados Dibuje 25 4.7 Coagulación de proteínas Fundamento Las proteínas debido al gran tamaño de sus moléculas forman con el agua soluciones coloidales que pueden precipitar formándose coágulos al ser calentadas a temperaturas superiores a 70ºC o al ser tratadas con soluciones salinas, ácidos, alcohol, etc. La coagulación de las proteínas es un proceso irreversible y se debe a su desnaturalización por los agentes indicados que al actuar sobre la proteína la desordenan por destrucción de sus estructuras secundaria y terciaria. Técnica 1. Colocar en tres tubos de ensayo una pequeña cantidad de clara de huevo (puede diluirse en un poco de agua para obtener una mezcla espesa) o 2-3ml de leche. 2. Calentar uno de los tubos al baño María, añadir a otro 2-3ml de HCl concentrado y al tercero 2 o 3ml de alcohol etílico. 3. Observar los resultados.
Resultados Dibuje 26 5. CONCLUSIONES
6. CUESTIONARIO 1. Cuál es el fundamento de la reducción de azúcares? 2. Según el fundamento de la conformación de los carbohidratos, describa los procesos de glucólisis y ciclo de Krebs. 3. Cuál es la enzima que logra en el aparato digestivo la hidrólisis de las grasas? 27 4. Indique el fenómeno que ocurre con la mezcla aceite-sudán III y aceitetinta, y explique a qué se debe la diferencia entre esos resultados. 5. Qué es la denaturación de proteínas? 6. Cómo se podría saber que una sustancia desconocida es una proteína?
28
7. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA Bohinski R. Bioquímica. Addison Wesley Iberoamericana, 5 ed, 1987. Murray, R.K., et al. Bioquímica de Harper. Manual Moderno. 14 ed, 1997. Stryer, L. Bioquímica. Editorial Reverté, 4 ed, 1995. 29
DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DEL DOCENTE NOMBRE DE LA PRÁCTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 3. IDENTIFICACIÓN DE CÉLULAS PROCARIOTAS Fecha de realización Fecha de entrega Integrantes del grupo informe 30 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Realizar una tinción simple de bacterias procedentes de distintas muestras naturales. Realizar dos tipos de fijaciones bacterianas y saber en qué casos se recomienda una u otra. Observar la morfología bacteriana y aprender a distinguir los distintos tipos de agrupaciones que existen. Practicar con el microscopio al máximo aumento y con el correcto empleo del aceite de inmersión. 2. MARCO TEÓRICO El cultivo de organismos microscópicos es de gran importancia para el estudio de los mismos a partir de su hábitat. Mediante el cultivo se aíslan los organismos de su hábitat y para llevarlos a condiciones de laboratorio. Para realizar esto es necesario conocer algunos de los sustratos que permiten el crecimiento y reproducción de los diferentes organismos en el laboratorio y mediante ellos mantenerlos con vida, y el investigador pueda estudiarlos. En el estudio de los protistos, se hace esencial mantener algunos organismos en cultivo, para aprender a aislarlos, trabajarlos y conocerlos. Generalmente para el cultivo de microorganismos se aplican los siguientes principios: 1. Las aguas de manantial o de estanque son preferibles para observar
microorganismos al microscopio. 2. Las soluciones para cultivo deben prepararse cuidadosamente y con las sustancias específicas, en las cantidades exactas. Todas las soluciones deben rotularse. 3. El ph para el medio debe ser neutro (ph = 7) o muy ligeramente alcalino. 31 4. La temperatura óptima para todos los microorganismos, con excepción de las bacterias, es cercana a los 21 C. 5. Los recipientes para cultivos, cajas de Petri o tubos de ensayo deben mantenerse bien cubiertos para evitar la contaminación y el polvo. Los recipientes ya mencionados son muy apropiados, ya que su diseño permite apilarlos. La cantidad más adecuada de medio de cultivo está entre los 15 y los 20 ml. cuando se utilizan cajas de Petri. Sin embargo en el cultivo de microorganismos pueden usarse una gran cantidad de recipientes de vidrio. 6. Los recipientes se deben lavar cuidadosamente con el fin de remover cualquier traza de microorganismos, productos químicos, jabones y/o detergentes. Los recipientes se lavan con agua abundante. 7. Las algas deben colocarse en dirección de la luz. 8. Cada cultivo debe reducirse en densidad aproximadamente por el mismo tiempo en el que ha alcanzado su máxima población, regularmente entre 4 y 6 semanas, con el fin de obtener cultivos óptimos durante todo el tiempo que se requiera. 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERISTICAS CANTIDAD Mechero Alcohol 1 Asas microbiológicas Metálicas 1 Pinzas Metálicas o Madera 1 Laminas y laminillas Vidrio 5 Muestras microbianas Naturales, suelo, agua o aire 1 cepa Microscopio Binocular 1
3.2 Reactivos: Solución de cristal violeta al 1% Solución de safranina al 0,5% Azul de metileno al 1% Aceite de inmersión 4. PROCEDIMIENTO 32 4.1 Preparación del frotis Se denomina frotis a la extensión que se realiza sobre un portaobjetos de una muestra o cultivo con objeto de separar lo más posible los microorganismos, ya que si aparecen agrupados en la preparación es muy difícil obtener una imagen clara y nítida. Este frotis debe ser posteriormente fijado al vidrio del portaobjetos para poder aplicar los métodos habituales de tinción que permiten la observación al microscopio de las bacterias sin que la muestra sea arrastrada en los sucesivos lavados. La fijación de una extensión bacteriana hace que las bacterias queden inactivadas y adheridas al vidrio alterando lo menos posible la morfología bacteriana y las posibles agrupaciones de células que pudiera haber. 4.2 Realización del frotis Técnica 1. Colocar una pequeña gota de agua en el centro de un portaobjetos limpio. Es necesaria muy poca cantidad de agua, por lo que se puede usar el asa de siembra, ya que en el extremo curvo de su filamento queda retenida una mínima gota de agua, que resulta suficiente. 2. Flamear el asa de siembra, tomar, en condiciones asépticas, una pequeña cantidad del cultivo bacteriano en medio sólido y transferirlo a la gota de agua. Remover la mezcla con el asa de siembra hasta formar una suspensión homogénea que quede bastante extendida para facilitar su secado. 3. Si la muestra se toma de un cultivo en medio líquido, no es necesario realizar los dos primeros pasos, ya que basta con colocar y extender una gota de la suspensión bacteriana, que se toma con el asa de siembra directamente sobre el portaobjetos. 4. Esperar hasta que el líquido se evapore o acelerar su evaporación acercando el porta objetos a la llama del mechero. En este caso hay que
tener mucha precaución de no calentar demasiado el porta, pues las células pueden deformarse o romperse. 4.3 Fijación de las bacterias al portaobjetos 1. Por calor: Pasar tres veces el portaobjetos por la llama durante unos segundos. Dejar enfriar el porta entre los pases. 2. Con metanol (para bacterias procedentes de medio líquido). Añadir unas gotas de metanol sobre la extensión completamente seca. Golpear el portaobjetos por su canto con cuidado contra la mesa de trabajo para retirar de inmediato el exceso de metanol. Esperar a que el metanol se evapore completamente. 33 3. Una vez realizado el frotis y fijadas las bacterias, las preparaciones pueden ser observadas al microscopio, aunque carecen de contraste. Lo normal es continuar con el proceso de tinción. 4.4. Tinción del frotis bacteriano 1. Cubrir el frotis con abundante colorante y dejarlos actuar durante el tiempo que indique el protocolo de cada tinción concreta. Suele oscilar entre 1 y 5 minutos. En ocasiones el colorante tiñe solo en caliente, por lo que el tiempo que dure su actuación se deberá sostener el portaobjetos con unas pinzas sobre la llama del mechero para que humee el colorante, pero teniendo mucho cuidado de que no llegue a hervir, ya que se produciría la destrucción de las células. 2. Lavar la preparación con agua para eliminar el colorante. Esta operación se realiza inclinando el portaobjetos y aplicando el chorro de agua en su parte superior de manera que resbale sobre el frotis, pero sin que vaya dirigido directamente sobre él, pues podría arrastrar parte del frotis consigo. Eliminar la máxima cantidad de agua de los portaobjetos golpeándolos por su canto, con cuidado, contra la superficie de la mesa de trabajo. 3. Secar el porta presionando entre dos papeles de filtro, pero en ningún caso se debe frotar el porta. 4. Observar la preparación al microscopio llegando hasta el máximo aumento. Si se quiere montar de forma definitiva no se debe usar ahora el aceite de inmersión.
4.5. Bacterias del sarro dental El sarro dental es un depósito consistente y adherente localizado sobre el esmalte de los dientes. Está constituido principalmente por restos proteicos, sales minerales y bacterias junto con sus productos metabólicos. La flora bacteriana de la cavidad bucal es muy variable dependiendo de las condiciones que se den en el momento de hacer la preparación, pero suelen abundar bacterias saprófitas, pudiéndose observar gran variedad de morfologías: espiroquetas, cocobacilos, diplococos y bacilos. 1. Con una aguja enmangada tomar una pequeña porción de sarro dental y disolverla en una gota de agua sobre el portaobjetos. 2. Dejar secar y fijar con calor. 3. Teñir 2-3 minutos, lavar el exceso de colorante y secar. 34 RESULTADOS Dibuje Objetivo 100x 4.6. Montaje definitivo de la preparación La técnica siguiente es de aplicación para cualquier preparación microscópica que se desee montar de forma definitiva. Se anotará en un extremo del portaobjetos el contenido de la preparación, la fecha y, en su caso, el nombre del alumno.
Pasar sucesivamente los portaobjetos por las siguientes soluciones manteniéndolos un mínimo de 5 minutos en cada baño. La serie de alcoholes puede modificarse en función de la disponibilidad de los reactivos, pero el objetivo es que la preparación quede totalmente deshidratada. Escurrir bien el reactivo antes de introducirlo en el siguiente baño. Alcohol de 70º Alcohol de 95º Acetona pura Acetona-xilol (1:1) Xilol 35 Montar la preparación. Emplear bálsamo de Canadá o algún medio de montaje sintético. Utilizar preferiblemente cubreobjetos de 22x22 mm. 5. CONCLUSIONES
6. CUESTIONARIO 1. Cuál es la explicación fundamental, del color rosado y violeta en la estructura de las células bacterianas? 36 2. Qué diferencia hay entre una pared celular y una membrana celular? PARED CELULAR MEMBRANA CELULAR
3. Cuál es la constitución química del peptidoglicano? 37 4. Cómo se controla la presión osmótica en una célula procariota? 5. Cómo se explica la gran diversidad morfológica encontrada en las muestras? 8. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA Joklik, W. Willet, H. Amos, Microbiología. Panamericana. 1990. Campell NellAMPELL NELL. Biology. Benjamín/ Cummings. 3th edition. 1993 Alberts, B. Bray, Alberts, B. Bray, D. Watson, JD. Et al. The molecular Biology of the cell. Garland Publ. Co. 3th edition. 1994 Cooper Geofrey, M.. The cell. ASM Press. Sinaver Associates Inc. 1997
DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DEL DOCENTE NOMBRE DE LA PRÁCTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 4. LA CÉLULA: ESTRUCTURA FUNCIONAL Y DIVERSIDAD CELULAR Fecha de realización Fecha de entrega Integrantes del grupo informe 38 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Comparar la morfología de los diferentes tipos celulares animales, vegetales, protistas, fúngicas y bacterianas con base en observaciones microscópicas. Identificar las partes de una célula a través de la observación directa por tinción. 2. MARCOTEÓRICO En 1664, Robert Hooke estudió cortes de corcho y observó en un microscopio que su estructura parecía un panal o una red de pequeños compartimentos que él llamó células. Hooke llevó a cabo observaciones en células muerta, pero uno años más tarde el anatomista italiano Marcelo Malpighi observó células vivas, siendo el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio (Smith, 1997). Solo hasta 1838, y después del perfeccionamiento de los microscopios, el naturalista alemán Matías Jacob Schleiden afirmó que todos los organismos vivos estaban formados por células. Concretamente en 1839 Theodor Schwan y Matías Schleiden desarrollaron la teoría celular. Esta teoría afirma que: 1) Todos los organismos vivos están conformados por una o más células, 2) las reacciones químicas de los organismos vivos, incluyendo los procesos liberadores de energía y sus reacciones biosintéticas, tienen lugar dentro de las células, 3) las células se originan de otras células y 4) las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte, y esta información pasa de célula a célula (Smith, 1997).
Todas las células son muy similares, puesto que muchas presentan las mismas estructuras, los mismos tipos de enzimas y de material genético y están rodeadas por una membrana que regula el paso de materiales hacia el interior y exterior de ésta. Rodeado por esta membrana se encuentra el citoplasma que contiene enzimas y otros solutos. El citoplasma está recorrido y dividido por un intrincado sistema de membranas. También existe una serie de organelos que cumplen diferentes funciones (García, 1983). Según el nivel de complejidad de la ultraestructura celular se dividen en Procariotes y Eucariotes. Los primeros se caracterizan por carecer de compartimentación en organelos y no presentan membrana nuclear. A este grupo pertenecen las bacterias (Fig.2). Por el contrario, los eucariotas poseen un verdadero núcleo y comprenden los hongos, algas, protozoos, animales y vegetales (Fig. 3a y 3b). 39 Fig.2. Diagrama de una célula típica bacteriana (procariota) http://www.aula2005.com/html/cn1eso/10cellules/bacteries.jpg
40 Fig. 3a. Diagrama de una célula típica animal (eucariota) http://gimnasio-altair.com/exe/celula/celula_animal.jpg
41 Fig. 3b. Diagrama de una célula típica vegetal (eucariota) http://1.bp.blogspot.com/- 6LzoPPBp4kA/UTTEBsAtrCI/AAAAAAAAAD8/Gdf7ONgi5io/s1600/Celula+vegetal 2.jpg Tanto las células procariotas como las eucariotas varían de tamaño, no obstante, en muchos casos una sola célula representa a un organismo que lleva a cabo todas las funciones de lo vivo. Se alimenta, tiene capacidad para intercambiar materia y energía con el medio, responde a estímulos, crece y se reproduce. Un organismo multicelular puede estar compuesto de varios tipos de células, donde cada clase de células desempeña un papel diferente. Un grupo de células similares especializadas para realizar una determinada función se denomina tejido (García, 1983). Un hombre adulto tiene 6 x 1013 células. Un árbol es mucho más grande que un hombre y sin embargo tiene un número similar de células, debido a que éstas adquieren un mayor tamaño que las humanas, caracterizándose de este modo las células vegetales por sus grandes dimensiones. Otro aspecto muy importante en los vegetales es el tener en su cuerpo una gran cantidad de células muertas, así tenemos por ejemplo la mayoría de las células de conducción del alimento (células del leño) y muchas de la corteza de un árbol son células muertas. Algo de gran
importancia dentro de la citología vegetal es hacer ver cómo esas células muertas tienen funciones especiales dentro de la planta (Smith, 1997). Se sabe que los animales pierden parte de sus células, cuando éstas mueren. Esta pérdida se calcula entre 1 y 2% diario, las cuales son reemplazadas regularmente por células nuevas. En el caso de los vegetales la pérdida de células alcanza cifras mayores. Es interesante notar cómo las plantas producen sus células en regiones especializadas, llamadas meristemos, mientras que los animales producen células en todo su cuerpo, aunque también existen tejidos especializados para la formación de diversas clases de células. Además podemos afirmar que la planta durante toda su supervivencia se halla en continuo crecimiento, mientras que en caso del animal, su multiplicación celular cesa en su mayor parte, cuando el organismo alcanza el tamaño adulto y su número de órganos definitivos (Curtis & Barnes, 1993). 42 Por otro lado, las células animales por no presentar en la mayoría de las ocasiones formas definidas son más difíciles de estudiar por personas que no hayan sido iniciadas en la histología animal. Sin embargo, en los animales existen algunos tipos celulares relativamente fáciles de obtener y muy adecuados para observar y trabajar. Estos son los glóbulos rojos y las células sexuales masculinas (espermatozoides). Son células que presentan varias características, y de las cuales podemos observar varios fenómenos celulares. Los dos tipos presentan formas bien definidas. Además, los glóbulos rojos son bastante adecuados para establecer diferencias entre células nucleadas y anucleadas, para observar los procesos de turgencia y plasmólisis, entre otras aplicaciones. Por otro lado, los espermatozoides presentan movilidad por sí mismos, lo que hace muy interesante su observación, especialmente en lo relacionado con los mecanismos de movimiento celular, para comparar las estructuras internas y el tipo de movimientos en los flagelos de eucariotas y procariotas (de Robertis &Robertis, 1981).
43 http://www.ninoycancer.cl/educacion/imagenes/vaso_elementos.jpg http://blogdefarmacia.com/wp-content/uploads/2010/11/spermat.jpg Fig. 4. Diagrama de la composición de la sangre humana y de los espermatozoides humanos.
3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERÍSTICAS CANTIDAD Mechero Alcohol 1 Asas microbiológicas Metálicas 1 Pinzas Metálicas o madera 1 Laminas y laminillas Vidrio 5 Muestras microbianas Naturales, suelo, agua o aire 1 cepa Microscopio Binocular 1 Equipo de disección Básico 1 Palillos Madera 5 Hojas de Elodea sp. De acuario 1 rama Células de cebolla Cabezona 1 Cultivo de bacterias Cepa 1 Cultivo de hongos. Cepa 1 Micropreparados de Mostrario 1 células vegetales Agua de charco 100 ml 1 botella Agua de florero 100 ml 1 botella Pimentón o ají rojo Fresco 1 Papa Pastusa 1 Cuchilla nueva Metálica 1 Muestra de sangre Fresco 3 ml 1 muestra Guantes de cirugía Látex 1 par 44 3.2 Reactivos: Lugol Azul de Lactofenol Aceite de inmersión Solución Salina al 2% Solución de sacarosa al 20% Tinción de Gram 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Preparación de muestras Durante el transcurso de la práctica, el estudiante va a comparar la diversidad celular, tanto en célula vegetal como animal, protista, fúngica y bacteriana, en
cuanto tamaño forma y estructura características de cada una. 4.2 Células del epitelio bucal Suavemente, con el baja lenguas, raspe la superficie interna de la mejilla. Coloque un frotis en una lámina. Cubra la lámina con una gota de Lugol y coloque la laminilla. Observe con el objetivo de menor aumento y localice las células que aparecerán como pequeñas masas de aspecto granulado. Luego con mayor aumento estudie la célula, dibuje una de ellas, compare la membrana celular con la de las células de la cebolla. 45 4.3 Células sanguíneas humanas Coloque la gota de sangre proporcionada por el profesor sobre una lámina limpia y cubra con laminilla. Estudie la preparación con el objetivo de menor aumento y después con uno de mayor aumento. Identifique el empaquetamiento de las células y defina características en relación con la presencia/ ausencia de núcleo en una célula eucariota. Describa y dibuje la placa observada. Observa algún otro tipo celular? Descríbalo. Evite siempre el contacto de la muestra de sangre con las personas utilizando guantes. 4.4 Células de Cebolla, parénquima de papa y cromoplastos de pimentón Separe un gajo de la cebolla con las pinzas y corte un fragmento muy delgado de este. Monte este pedazo en la lámina y añada una gota de Lugol, cubra con laminilla. Observe todas las partes de la célula de cebolla primero en objetivo de menor aumento y luego con el de mayor aumento. El colorante tiñe el núcleo y la pared celular. Dibuje una célula mostrando la pared celular, el citoplasma y el núcleo. Corte una sección muy delgada de papa, colóquela sobre la lámina, cubra con una gota de agua y cubra con laminilla. Observe en menos aumento y luego pase a mayor aumento. Detalle los gránulos de almidón, que presenta líneas concéntricas que representan la deposición diaria de almidón sobre gránulo. Cada grano se desarrolla dentro de un leucoplasto, organelo que aumenta a medida que el gránulo crece. Tiña con unas gotas de Lugol y observe. Dibuje. Luego, corte secciones muy delgadas de pimentón, realice un montaje similar al anterior. Observe los plastidios rojo o naranja dentro de las células. Tiña con unas gotas de Lugol, observe en 40 X y dibuje. 4.5 Células de Elodea sp. Coloque una hoja de Elodea sp. en una lámina, agregue una gota de agua y coloque un cubreobjetos, observe al microscopio con menor aumento, escoja una porción de la hoja en donde las células se vean claramente y enfoque con mayor
aumento. Observe los cloroplastos y la forma característica de las células. Moviendo el condensador obtenga la mayor incidencia de luz sobre la preparación, de modo que pueda observar la ciclosis, o movimiento de los cloroplastos en el citoplasma, para lo cual use el objetivo de mayor aumento (en caso de no observar el movimiento coloque la lámina unos minutos sobre la lámpara fluorescente para permitir que el calor estimule la ciclosis, vuelva a observar al microscopio). Posteriormente reemplace el agua por una solución de sacarosa al 20% y deje la preparación en reposo por mínimo quince minutos, al cabo de este tiempo observe al microscopio y anote los cambios. Este proceso se llama Plasmólisis. La membrana se ve claramente separada de la pared. Reemplace la solución de Sacarosa con agua de la llave, lave la hoja de Elodea sp. y vuelva a efectuar el montaje; al cabo de 15 minutos observe al microscopio, podrá detallar la deplasmolisis en la cual la membrana volverá a su posición inicial adherida a la pared. 46 4.6 Observaciones en Hongos Con un palillo tome una muestra de micelio del cultivo de hongo y extiéndalo en una gota de agua sobre una lámina. Evite que la muestra sea abundante porque dificulta la observación. Cuando se haya secado, fije el preparado pasándolo ligeramente sobre la llama del mechero. Agregue una gota de Azul de Lactofenol y cubra con una laminilla. Observe al microscopio con menor y mayor aumento, dibuje y describa. 4.7 Observaciones en Protistas Coloque una gota de agua de charco sobre la lámina y cubra con laminilla. Estudie la preparación con el objetivo de menor aumento y después con uno de mayor aumento. Observe la diversidad de Protistos acuáticos, representados por algas y protozoos. Observe y describa los diferentes tipos de movimientos y las estructuras locomotoras que utilizan. Dibuje con detalle los organismos presentes. Realice este mismo procedimiento con el agua de florero. 4.8 Observaciones en Procariontes Coloque una muestra de cultivo de bacterias en una lámina, homogenice, deje secar por tres minutos y pase la lámina por el mechero para fijar la preparación. Realice una tinción de Gram y cubra con una laminilla. Estudie la preparación con el objetivo de menor aumento y después con uno de mayor aumento. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Qué diferencias existen entre células procariotas y eucariotas?
47 Qué diferencias existen entre células animales y vegetales? Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar colorantes?
Describa de forma detallada el movimiento de los flagelos y cilios en los protistas móviles. Elabore un esquema e identifique cada una de sus partes. 48 Qué es la ciclosis? Por qué se presenta?
Consulte sobre la estructura general de los hongos, haga un esquema identificando cada una de sus partes. 49 Mencione tres especies bacterianas de importancia ambiental y esquematice la morfología que presentan.
6. CUESTIONARIO 1. En las células eucariotas los componentes citoplasmáticos estructurales se clasifican en organelos e inclusiones. Escriba las tres características que definen a cada uno de estos compuestos. 50 2. Elabore un esquema donde se diferencie una célula animal de una célula vegetal. 3. Defina estructural y molecularmente cada uno de los siguientes términos:
Cilios TÉRMINOS ESTRUCTURA MOLÉCULA Vacuolas contráctiles Vacuolas alimenticias 51 Flagelo Cloroplastos Mancha ocular Granulo de almidón Granulaciones citoplasmáticas de los glóbulos blancos 7. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Alberts B., Bray D., Watson J.D., et al. The molecular biology of the cell. Garland Publ. Co. 3th edition. 1994 CAMPELL NELL. Biology. Editorial Benjamín/ Cummings. 3th edition, (1993) De Robertis, R. & De Robertis, H. (1981). Biología celular y molecular. Ed. El Ateneo S. A. Curtis, H. & Barnes, N S, (1993) Biología, Quinta edición. Buenos Aires: Editorial Médica. Panamericana S.A., 1280 pp. Karp Gerald. Cell and molecular biology. Concepts and experiments. John Wiley and Sons. Chapter. 1996 Karp Gerald. Biología celular. McGraw Hill. 2th. Edición. Capítulos 2 y 20. 1987 Heywood, V.H., (1985) Las plantas con flores,españa: Editorial Reverté,
332 p. Smirh, C. (1997). Biología celular. Addison-Wesley Iberoamericana S.A. 367p. García, R. (1983) Qué es la diferenciación celular? 128 p. 52
NOMBRE DEL DOCENTE DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DE LA PRACTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 5. PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR, OSMOSIS Y PRESIÓN OSMÓTICA Fecha de realización Fecha de entrega informe Integrantes del grupo 53 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Identificar la composición química y función de las membranas celulares. Comprobar el proceso de osmosis en un Osmómetro. Observar el efecto de la concentración del medio sobre las células. 2. MARCO TEÓRICO Toda célula posee un sistema completo de membranas cuya función general es el intercambio de materiales entre la célula y el medio acuoso externo o fluido extracelular y entre los organismos y el citoplasma de la célula. Las membranas biológicas pueden ser diferentes en cuanto a estructura y función. Sin embargo, tienen en común ciertas propiedades, por ejemplo su estructura laminar de naturaleza fluida, su composición lipoprotéica, con partes hidrofílicas e hidrofóbicas, etc. (Fig 1). Además, poseen la propiedad funcional de permeabilidad selectiva, por ser permeables a las moléculas de agua, pero más o menos impermeables a los solutos. Tal permeabilidad puede verse afectada por cambios de temperatura, tóxicos, solventes orgánicos y la composición química del medio que rodea a la célula (Curtis, 1999).
54 http://html.rincondelvago.com/000198630.png Fig. 1 Vista lateral de una membrana celular típica, mostrando los fosfolípidos y las proteínas Los principales tipos de transporte a través de membranas biológicas son: Difusión. Es un movimiento de partículas o moléculas de una región donde se encuentra en mayor concentración a una de menor concentración. Por ejemplo, una gota de tinta agregada en un recipiente con agua, pigmenta el líquido completamente. Osmosis y presión osmótica. Osmosis es la difusión del agua a través de membranas con permeabilidad selectiva. Cuando una solución acuosa se separa mediante una membrana con permeabilidad selectiva, de un solvente puro (agua en organismos) o bien una concentrada de una diluida, se origina difusión de agua a través de la membrana, proceso denominado OSMOSIS. En este proceso se crea un movimiento de agua en una dirección tal que las concentraciones se igualan. O sea de la región de mayor potencial hídrico (mayor concentración de agua) hacia la región de menor concentración de agua. La difusión de agua desde el solvente puro hacia la solución o desde la solución más diluida hacia la solución químicamente más concentrada, da como resultado un incremento en el volumen y la fuerza de
empuje de las moléculas de agua que crea una presión denominada PRESIÓN OSMÓTICA. El efecto de la presión osmótica puede medirse de manera sencilla en un osmómetro (Curtis, 1999). Desde el punto de vista de la concentración del medio se aplican lo siguientes términos: Si la célula se halla en un medio de mayor concentración con respecto al del interior de la célula, se dice que el medio es hipertónico y sale agua de la célula. Mientras que si éste es menos concentrado que el interior celular, la célula se halla en un medio hipotónico y entra agua a la célula. Estas condiciones hacen que el protoplasma se encoja al deshidratarse (plasmólisis) o se hinche al hidratarse (deplasmólisis). 55 Acarreo mediado por transportador. Las moléculas cruzan la membrana celular por difusión simple o son aceleradas por proteínas de transporte incrustadas en la membrana. Si un trasporte mediado por proteínas es impulsado por el gradiente de concentración, este se conoce como difusión facilitada. Por el contrario, si requiere gasto de energía, se conoce como transporte activo. Este último puede movilizar contra su gradiente de concentración. Uno de los sistemas más importantes de transporte activo es la bomba Sodio-Potasio, que mantiene los iones Na+ en una concentración relativamente baja y los iones K+ en una concentración relativamente alta en el citoplasma (De Robertis &Robertis, 1981). 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERÍSTICAS CANTIDAD Zanahorias grandes y frescas 3 Plantas de Elodea spp. Acuario 1 Microscopios Binocular 1 Láminas y laminillas Vidrio 3 Pipetas Vidrio 3 Tubos de ensayo Vidrio 5 Algodón mota 5 Cuchillas nuevas Metálica 2 Sacacorchos Básico 1 Tapones de corcho o caucho 2 Tubo delgado Vidrio 3
3.2 Reactivos: Soluciones de Sacarosa al 20% Solución Salina al 10% 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Osmómetro Vegetal 56 Realice el montaje del Osmómetro vegetal (Fig. 2). Para ello perfore la parte superior de una zanahoria con ayuda de un sacacorchos hasta ¾ de su longitud, remueva la parte horadada y llene la cavidad con una solución de sacarosa al 20%. Coloque el corcho que soporta el tubo delgado y que se adapte de forma ajustada al diámetro de la cavidad, tenga cuidado que no queden escapes y que el líquido de la solución asome un poco del tubo. Fije la zanahoria a un soporte universal o colóquela vertical en un frasco angosto y realice medidas del tubo cada 15 minutos. Registre los cambios. Otros grupos deben realizar el montaje con solución salina al 10%, realice una gráfica de los cambios observados. Tubo Tapón de corcho Solución concentrada Fig. 2. Montaje de un Osmómetro con membrana biológica vegetal (zanahoria) 4.2. Observaciones en Elodea sp. Fenómenos de Plasmólisis y Desplasmólisis Coloque una hoja de Elodea sp. en una lámina, agregue una gota de agua y
coloque laminilla. Observe al microscopio con menor aumento, escoja una porción de la hoja en donde las células se vean claramente y enfoque con mayor aumento. Observe los cloroplastos y la forma característica de las células. Posteriormente reemplace el agua por una solución de sacarosa al 20% y deje la preparación en reposo por mínimo 15 minutos. Al cabo de este tiempo observe al microscopio y anote los cambios. Este proceso se llama Plasmólisis. La membrana se ve claramente separada de la pared. Reemplace la solución de sacarosa con agua de la llave, lave la hoja de Elodea sp. y vuelva a efectuar el montaje. Después de 15 minutos observe al microscopio, podrá observar la Deplasmólisis en la cual la membrana volverá a su posición inicial, adherida a la pared. 57 http://4.bp.blogspot.com/_bxiat6moo8e/s1z7aklbdii/aaaaaaaace0/6_lfp3kcm Ng/s640/plasmolisis.jpg Fig. 3. Células de Elodea sp. Durante el transcurso de la práctica, el estudiante va a comparar la diversidad celular, tanto en célula vegetal como animal, protista, fúngica y bacteriana, en cuanto tamaño, forma y estructura características de cada una. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cuántos centímetros subió el líquido en la columna del osmómetro y cuál fue el tiempo?
58 En qué momento dejará de subir el líquido por la columna del Osmómetro? En las hojas de Elodea sp. Qué fenómeno observó luego de agregar la sacarosa? Qué sucedió al lavar?, explique detalladamente.
Cuál es la diferencia entre la solución salina y la solución de sacarosa en cuanto al movimiento del líquido en la columna? 59 Registre los cambios efectuados en el Osmómetro y realice una gráfica tiempo vs distancia. 6. CUESTIONARIO 1. Cuáles procesos biológicos en plantas y animales se relacionan con el proceso de osmosis?
2. Describa tres mecanismos que permitan el transporte e intercambio de sustancias a través de membranas biológicas. 60 3. Qué es transporte activo? De un ejemplo de este proceso. 4. Determine bajo qué condiciones las células se encuentran en soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas.
61 7. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Curtis H, & Barnes, N S. (1993) Biología, Quinta edición. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana S.A. 1280 p. Curtis, H,(1999) Biología, Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana S.A., sexta edición, 1199 p.
DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DEL DOCENTE NOMBRE DE LA PRÁCTICA PRÀCTICA DE LABORATORIO No. 6. FOTOSÍNTESIS 62 Fecha de realización Fecha de entrega informe Integrantes del grupo 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Medir la cantidad de oxígeno que desprende una rama de Elodea sp. al realizar la fotosíntesis en un tiempo determinado. Comparar la velocidad de desprendimiento de oxígeno a condiciones ambientales del laboratorio con la velocidad cuando se varían las condiciones de longitud de onda de la luz o temperatura. Determinar el efecto de la longitud de onda y la temperatura sobre la fotosíntesis. 2. MARCO TEÓRICO La fotosíntesis es el proceso por medio del cual las plantas absorben la energía lumínica proveniente del sol y la transforman en energía química (ATP) a través de reacciones químicas redox. Durante estas reacciones se produce el rompimiento de moléculas de agua en H+ que es utilizado para la reducción de cofactores y O2 que se libera en forma gaseosa a la atmósfera (Andreo, 1999). La reacción general de la fotosíntesis es: 6CO2 + 6H2O ------------C6H12O6 + 6O2 La fotosíntesis es un proceso sensible a los cambios del ambiente. Los factores más importantes que afectan la actividad fotosintética de una planta son: intensidad de luz, longitud de onda de la luz (color), temperatura y cantidad de dióxido de carbono disponible. Aunque algunas longitudes de onda λ larga son
aparentemente efectivas en la fotosíntesis y algunas λ de onda corta parecen ser utilizadas por bacterias sulfurosas, en general el proceso en las plantas verdes solo puede llevarse a cabo con λ del espectro visible. Las intensidades de luz muy altas ejercen un efecto inhibitorio de la fotosíntesis, fenómeno llamado solarización. Los efectos de la solarización parecen ser el resultado de la foto oxidación, en la cual las hojas consumen O2 en presencia de luz y la utilizan en la oxidación de varios compuestos celulares mientras que se libera CO2 durante el proceso. En general, aumentar la intensidad de luz produce un incremento de la tasa fotosintética, hasta que otro factor se hace limitante (por ejemplo CO2) (Andreo, 1999). 63 La fotosíntesis también puede desarrollarse en rangos de temperaturas variadas y si no existen factores limitantes, aumenta hasta un punto máximo que varía con la especie. La tasa fotosintética a altas temperaturas decrece con el tiempo y entre más alta sea la temperatura, más rápido es el descenso (Curtis, 1999). En el presente laboratorio se pretende determinar el efecto de la temperatura y la longitud de onda de la luz sobre la fotosíntesis de Elodea sp., midiendo la cantidad de oxígeno desprendido por unidad de tiempo. 3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERÍSTICAS CANTIDAD Planta de Elodea sp. Acuario 1 Respirómetro Construcción en Laboratorio 1 Papel celofán Rojo, azul, verde, amarillo 1 Hielo sintético 3 Bombillas 100 w 1 Fósforos 5 Termómetro Vidrio 5 Embudos Vidrio 2 Pipetas Vidrio 1 Papel indicador ph 2 Papel Parafinado 1 Regla 30 cm 1 Reloj pulso 1 3.2. Reactivos: Solución de KHCO3 NaHCO3 al 0,5%, 3% y 10%.
4. PROCEDIMIENTO Corte uno o dos ramitos de Elodea sp. a 6 cm del ápice bajo agua y colóquelas en el interior del embudo, con el extremo cortado mirando hacia el caño de éste. Sumerja el embudo en posición invertida dentro del frasco respirómetro, previamente llenado con una solución de KHCO3 o NaHCO3. Llene el tubo aforado completamente con la solución de KHCO3 de igual concentración a la utilizada en el frasco. Tápelo con ayuda de un papelito parafinado y luego colóquelo con cuidado sobre el caño del embudo (evite que se formen grandes burbujas) (Fig. 1). En los diversos montajes tenga en cuenta las condiciones o tratamientos según el factor de estudio. 64 4.1. Período de adaptación y ensamblaje Una vez ensamblado el aparato y situado a una distancia de 30 cm de la fuente de luz, permita que transcurran 5 10 minutos con el objeto de estabilizar el sistema. Cuando la producción de burbujas sea uniforme, verifique el nivel inicial del tubo aforado y registre el tiempo. En cada tratamiento realice lecturas cada 10 minutos, mínimo por cuatro intervalos. Controle la temperatura y si es posible registre el ph. Solución 4.2 Efecto de la intensidad lumínica Fig. 1. Montaje del equipo Coloque el montaje a diferentes distancias, a 10 cm, 20 cm y 40 cm respectivamente de la fuente de luz. De igual forma unos grupos trabajarán con luz amarilla, otros con luz fluorescente. Registre los datos de los volúmenes parciales y totales del gas producido, por periodos de 10 minutos hasta cuatro intervalos. Grafique la cantidad de oxígeno vs. tiempo, tenga en cuenta tiempo 0, el volumen de oxígeno debe ser 0.
4.3 Efecto de la temperatura Repita el procedimiento pero esta vez coloque al baño de maría con hielo y a 45ºC y las distancias a la fuente de luz a 10 cm y 45 cm. En esta experiencia debe mantenerse constante la cantidad de CO2. Registre los datos de los volúmenes parciales y totales del gas producido, por periodos de 10 minutos hasta cuatro intervalos. Grafique la cantidad de oxígeno vs. tiempo, tenga en cuenta tiempo 0, volumen de oxígeno debe ser 0. 65 4.4 Efecto de la longitud de onda Repita otras cuatro veces el experimento a temperatura ambiente cubriendo cada vez el frasco con papel celofán de un color diferente y manteniéndolo a la misma distancia de 10 cm. Registre los datos de los volúmenes parciales y totales del gas producido por periodos de 10 minutos hasta cuatro intervalos. Grafique la cantidad de oxígeno vs. tiempo, tenga en cuenta tiempo 0, volumen de oxígeno debe ser 0. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Con los datos obtenidos en cada montaje elabore tablas. Elabore un gráfico de rendimiento fotosintético contra el cambio de temperatura a concentración constante. Con los datos obtenidos grafique curvas de tasa fotosintética con el fin de apreciar la variación del incremento de la fotosíntesis en cada intervalo de tiempo y así poder determinar el momento y condición en que se satura el proceso. Por qué se usa el bicarbonato de Na o K en el experimento? Qué influencia tiene la concentración de esta sal en la fotosíntesis?
Explique por qué la cantidad de gas producido en esta práctica mide la cantidad de fotosíntesis, o sea el rendimiento fotosintético. 66 Cómo se relaciona la distancia a que se encuentra la fuente luminosa de la planta, con la intensidad de la luz?
Cómo se relaciona la distancia a que se encuentra la fuente luminosa de la planta, con la diferencia en el? 67 Durante la fotosíntesis ocurre el proceso de respiración en la planta? Por qué? Qué gas se produce durante el proceso? Cómo lo comprobaría?
Realice y discuta cada una de las gráficas obtenidas por cada cambio en el proceso. 68
69 6. CUESTIONARIO 1. Cuál es la ecuación de la fotosíntesis? 2. Según la ecuación propuesta, el O2 desprendido proviene del CO2 o del H2O? Explique.
3. Indique mínimo dos mecanismos de fijación de CO2 y un ejemplo de una planta o grupo de plantas en que se realice. Comente brevemente la importancia de la fotosíntesis. 70 4. En qué unidades se puede expresar la intensidad de luz? 5. Cómo se transforma la luz en energía química utilizable?
71 7. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Salisbury, H. y Ross, G.(1994) Fisiología vegetal. Editorial Azcon-Bieto J. y Talon M (2000) Fundamentos de fisiología vegetal. Madrid: McGraw-Hill-Interamericana 486 p. Lawlor D.W. 1993 Photosinthesis, molecular, physiological and environmental processes (2nd Edition) Hong KongLongmanScientific&technical, 582p.
NOMBRE DEL DOCENTE DATOS DE LA ASIGNATURA BIOLOGÌA CÒDIGO: GAO 1201 NOMBRE DE LA PRÁCTICA PRÀCTICA DE LABORATORIO No. 7. FUNDAMENTOS DE GENÉTICA Fecha de realización Fecha de entrega informe Integrantes del grupo 72 1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DESARROLLO Revisar conceptos de probabilidad aplicada a la genética. Comparar la probabilidad esperada con la observada en los eventos genéticos. Analizar algunos rasgos mendelianos en poblaciones humanas 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Probabilidad y genética Los eventos en genética tienen relación con la teoría de probabilidad. Existen gran cantidad de fenómenos en los cuales el resultado no puede predecirse de antemano con certeza, por ejemplo, el sexo de un niño por nacer, los fenotipos del mismo (grupos sanguíneos, color de los ojos, estatura etc.). Este tipo de hechos biológicos corresponden a experimentos aleatorios. Para saber el resultado o resultados posibles de un experimento dado se utiliza el análisis combinatorio o métodos de conteo. Para entenderlos es necesario tener en cuenta algunos términos importantes: Espacio muestral: Conjunto de todos los posibles resultados de un experimento. Evento o suceso: Subconjunto del espacio muestral asociado a un experimento aleatorio. La unión, intersección o el complemento de ellos origina nuevos sucesos. Dos eventos son excluyentes si la intersección entre ellos es vacío, o sea, que no pueden ocurrir simultáneamente. Por ejemplo un niño por nacer puede ser del sexo masculino o femenino pero no puede tener los dos sexos
simultáneamente. Dos eventos son independientes si la intersección no es vacío, o sea que pueden ocurrir al mismo tiempo, por ejemplo un niño por nacer puede tener ojos azules y cabello oscuro sin que ninguna de estas características interfiera en la aparición de la otra. Entre los métodos de conteo pueden incluirse: el principio fundamental del análisis combinatorio, el más utilizado es el diagrama de árbol, que es un dibujo que representa los posibles resultados de una serie de experimentos independientes. 73 Probabilidad: es la relación que existe entre el número de resultados favorables a un evento (s) y el número de resultados totales (n) de un experimento aleatorio. Probabilidad de eventos Independientes: Para calcular la probabilidad de que ocurran al mismo tiempo varios eventos independientes, se debe calcular la probabilidad de que cada uno ocurra y luego multiplicarlas. Probabilidad de eventos excluyentes: En algunos casos una serie de eventos puede ocurrir de varias formas excluyentes entre sí, en estos casos se debe calcular la probabilidad de cada una de las formas y sumarlas todas. 2.2. Genética de algunas características humanas. A continuación se incluye en una tabla una serie de características humanas que se heredan de forma dominante y recesiva (herencia mendeliana) para ser utilizadas en la práctica de laboratorio CARACTERÍSTICA DOMINANTE RECESIVA Color del cabello Oscuro Rubio Textura del cabello Rizado Liso Vello Abundante Escaso Color de ojos Pardos Azules o grises Miopía Presente Ausente (normal) Pabellón auricular Desprendido Adherido Grosor de los labios Gruesos Finos Tamaño de pestañas Largas Cortas Ventanas de la nariz Grandes Pequeñas Puente de la nariz Levantada Achatada
3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales por grupo: ELEMENTO CARACTERÍSTICAS CANTIDAD Hojas Papel blanco 5 Lápiz Mina negra 1 Bolsa Objetos de diferente color 1 74 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Cruce monohíbrido Los estudiantes se reunirán en grupos por parejas. Cada pareja recibirá 20 semillas en un bolsa: 10 verdes y 10 amarillas, es decir 10 gametos portadores del alelo (Y) (verde) y 10 alelos portadores del alelo (y) (amarillo). Estos se mezclan y se colocan en una bolsa. Si en cada bolsa se tienen semillas verdes y amarillas en iguales cantidades y cada bolsa representa un progenitor: cuáles serán el fenotipo y el genotipo de ese progenitor? Cada semilla representa un gameto que lleva en nuestro caso el alelo (Y) para color verde y el alelo (y) para color amarillo, cada pareja sacará en forma simultánea una semilla (gameto) que al unirse formarán un cigoto, este puede ser YY, Yy, yy. Anote los resultados obtenidos por cada pareja en cada sacada en un cuadro de Punnett. Las semillas se devolverán a la bolsa respectiva, continúe en esta forma hasta lograr un total de 50 eventos, sumando los resultados, determine las proporciones fenotípicas y genotípicas de la generación correspondiente
75 http://ciam.ucol.mx/villa/materias/rmv/biologia%20i/apuntes/3a%20parcial/gene ETICA%20MENDEL_archivos/image009.gif Fig. 1. Principio de Segregación de Mendel 4.2 Cruce dihíbrido Cada grupo recibirá 10 semillas verdes y lisas (VL), 10 verdes rugosas (Vl), 10 amarillas y lisas (vl) y 10 amarillas y rugosas (vl). Colóquelos en una bolsa y mézclelos bien. Cada semilla aportará dos características distintas: color y textura, cada pareja sacará en forma simultánea una semilla (gameto) que al unirse formarán un cigoto. Anote los resultados obtenidos por cada pareja en cada sacada en un cuadro de Punnett. Las semillas se devolverán a la bolsa respectiva, continúe en esta forma hasta lograr un total de 50 eventos. Sumando los resultados determine las proporciones fenotípicas y genotípicas de la generación correspondiente Utilizando las diez características heredadas que se presentan en la tabla anterior y un grupo de diez estudiantes del laboratorio, determine cuántas personas
presentan el fenotipo dominante y cuántas el recesivo y diga según sus resultados cuál alelo está presente en mayor porcentaje en la población estudiada. 76 http://www.educabolivia.bo/educabolivia_v3/images/archivos/user_files/p0001/ima ge/cr_imagen/im_ley_de_la_segregacin.gif Fig. 2. Principio de Distribución Independiente 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Agrupe los resultados y obtenga las proporciones fenotípicas y genotípicas Resuma los datos del grupo de la siguiente forma: