Mapa 4.- Quimiosintesis

Mapa 3.- Importancia de la fotosíntesis

Practica 3.- Efecto de la luz y la obscuridad en la producción de oxígeno y glucosa en Elodea”

Producción de oxígeno e identificación de glucosa en Elodea expuesta a la luz y a la oscuridad

Autores:

• Andrea Ximena Suárez Ortíz
• Mariela Velasco Vázquez
• Miguel Angel González Gómez
• Felix Alberto Nieto García

Preguntas generadoras:

1. ¿Qué organismos producen el oxígeno en el planeta?

Los organismos fotosintéticos al realizar la fotosíntesis, como producto final obtienen glucosa y liberan oxígeno de la molécula de agua. La mayor parte  de los organismos fotosintéticos son las plantas que se encargan de este proceso, pero también existen bacterias y algas que lo realizan.

2. ¿Qué necesitan para producir oxígeno?

Es necesario que el organismo fotosintético tenga materias primas para producir su alimento  y liberar oxígeno, estas materias primas son  el dióxido de carbono y agua. También debe de estar en presencia de luz  para poder comenzar las reacciones luminosas y también absorber.  A estos factores se les llama factores limitantes ya que sin ellos no se podría realizar la fotosíntesis y por consiguiente no se libera oxígeno.

3. ¿Qué papel desempeña la luz en el proceso fotosintético?

Cuando incide un fotón sobre un electrón de un pigmento fotosintético, el electrón capta la energía del fotón y asciende a posiciones más alejadas del núcleo atómico. En el supuesto caso de que el pigmento estuviese aislado, al descender al nivel inicial, la energía captada se liberaría en forma de calor o de radiación de mayor longitud de onda. La energía de la luz es la encarga de separar el HO del agua

Planteamiento de las hipótesis:

• Al meter la pajilla de escoba segundos después de ser apagada dentro del tubo de ensaye con el oxígeno, se observa una llama que dura pocos segundos.
• La elodea producirá oxígeno ya que contiene todos los materias primas.
• Al realizar la prueba de Felling saldrá positiva, colocando la muestra del tubo de ensaye con color ladrillo debido a la presencia de glucosa.

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.

La radiación dentro de la franja visible del espectro excita ciertos tipos de moléculas biológicas, moviendo electrones hacia altos niveles energéticos. La radiación con longitudes de onda mayores que la luz visible no tiene suficiente energía para estimular a esas moléculas biológicas. La radiación con longitudes de onda menores que la luz visible es tan energética que rompería los enlaces de muchas moléculas biológicas. Así, la luz visible tiene justamente la correcta cantidad de energía para producir los tipos de cambios reversibles en las moléculas que son útiles en la fotosíntesis.

Cuando una molécula absorbe un fotón de energía luminosa, uno de sus electrones queda energizado, lo que significa que el electrón se transfiere de un orbital atómico de baja energía a otro orbital de alta energía más alejado del núcleo atómico. Entonces pueden presentarse dos situaciones para este electrón, dependiendo del átomo y sus alrededores.

El átomo puede retornar a su estado fundamental, condición en la que todos sus electrones se encuentran en sus niveles normales de más baja energía. Cuando un electrón regresa a su estado fundamental, su energía se disipa como calor o como emisión de luz con longitud de onda más grande que en la luz absorbida; esta emisión de luz se llama fluorescencia. Alternativamente, el electrón energizado puede abandonar el núcleo y ser capturado por una molécula aceptora de electrones, la cual queda reducida en el proceso; esto es lo que sucede en la fotosíntesis.

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 ml

2 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 gotero

1 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 ¿Que se formó en los tubos de ensaye de los montajes que dejaste en luz y en oscuridad? Burbujas de oxígeno

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 maria 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 maria 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.

• ¿Qué sucedió con la pajilla al acercarla a los dos tubos de ensayo?

Volvió a prender por unos instantes

• ¿Por qué crees que ocurrió esto?

Porque la planta liberó oxígeno y al contacto con la pajilla hubo una pequeña reacción de combustión.

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:

• ¿Cómo se llama lo que se produjo dentro de los tubos de ensayo?

Un monosacárido llamado glucosa que la planta utiliza como alimento.

En tus propias palabras explica

• ¿Qué factores intervinieron en la producción de lo que apareció dentro de los tubos de ensayo?  

Interviene las materias primas (CO2 y H2O), la luz solar, proceso de respiración y los cloroplastos

• ¿Por qué?

Porque primero es necesario las materias primas para producir la glucosa, la luz solar que será la encargada de proporcionar energía para llevar a cabo una parte del proceso de fotosíntesis, los cloroplastos es donde se lleva el proceso de captación de la energía  solar y la respiración que ayudará a tener energía para seguir con el proceso, convirtiéndolo en un proceso continuo.

• ¿Cuál es la importancia de la luz para la producción de oxígeno?

Será la encargada de romper la molécula de agua con la energía absorbida  para poder utilizar el HO en los fosforilación cíclica y no cíclica.

Conceptos clave:

Monosacáridos: Los monosacáridos son los glúcidos o hidratos de carbono más sencillos. Químicamente están constituidos por una sola cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona y por esto mismo no se pueden descomponer mediante hidrólisis. Su principal función en los organismos es energética, aunque algunos de ellos entran a formar parte de la composición de moléculas con funciones muy diferentes (ácidos nucleicos, ATP, y distintos nucleótidos).

Glucosa: Es fuente de energía para los seres vivos incluyendo a plantas y vegetales. La glucosa es un monosacárido, un tipo de azúcar simple, de color blanco, cristalina, soluble en agua, que se halla en las células de muchos frutos, miel, sangre y líquidos tisulares de animales.

Su principal función es producir energía para el ser vivo y poder llevar a cabo los procesos que ocurren en el cuerpo como: la digestión, multiplicación de células, reparación de tejidos, entre otros. Asimismo, la glucosa es uno de los principales productos de las fotosíntesis y combustible para la respiración celular.

Reacción: Proceso en que se transforman unos compuestos químicos en otros con producción o consumo de energía.

Reactivo de Fehling: El reactivo de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores.

El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:

• Sulfato cúprico cristalizado, 35 g; agua destilada, hasta 1.000 ml.
• Sal de Seignette (tartrato mixto de potasio y sodio), 173 g; solución de hidróxido de sodio al 40%, 3 g; agua, hasta 500 ml.

Oxígeno: El oxígeno es un elemento clave de la química orgánica, al forma parte del agua, de los óxidos, de los seres vivos y de casi todos los ácidos y sustancias orgánicas. Se trata de un gas incoloro, inodoro e insípido, que es muy reactivo y que resulta esencial para la respiración

Resultados:

Conclusiones:

• Existen factores limitantes, que no dejan realizar la fotosíntesis si no están presentes
• La elodea que estuvo expuesta a la luz produce más CO2 que la que se encontró en un ambiente oscuro, esto se debe a que la elodea de luz realizó la fotosíntesis con más facilidad.
• La elodea pudo seguir realizando la fotosíntesis gracias a que produce CO2 como desecho en la respiración y a la vez lo utiliza en la fotosíntesis.
• La elodea produce oxígeno como desecho

W de Gowin

Bibliografía:

Programa Bio III

http://www.asturnatura.com/articulos/glucidos/monosacaridos.php

http://dle.rae.es/?id=VG6BE6u

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

Mapa 2.- "Ósmosis"

Practica 2.- Efecto de la ósmosis en la papa

Efecto de la ósmosis en la papa

Autores:

• Andrea Ximena Suárez Ortíz
• Azul
• Miguel Angel González Gómez
• Mariela Velasco Vázquez
• Felix Alberto Nieto García

Preguntas generadoras:

1. ¿En qué consiste el proceso de la ósmosis?
   La ósmosis es un tipo especial de difusión que implica el movimiento neto de agua (el principal solvente en los sistemas biológicos) a través de una membrana semipermeable de una región de mayor concentración a una región de menor concentración. Las moléculas de agua pasan libremente en ambas direcciones, pero como en todos los tipos de difusión, el movimiento neto es de la región donde las moléculas de agua están más concentradas a la región de menor concentración.
   
2. ¿En qué parte de la célula se efectúa la ósmosis?
   En la membrana plasmática
   
3. ¿Qué efecto tienen las diferentes concentraciones de sal sobre la papa? ¿A qué se deben?
   El efecto que tendrá será de acuerdo a la concentración de sal (soluto) que tengan las disoluciones dentro y fuera de la papa. Mientras mayor sea la concentración de sal sobre la papa esta se hinchara ya que absorberá agua para establecer una solución isotónica y si existe mayor concentración de sal en el exterior la papa perderá agua. (el agua irá de mayor a menor soluto)

Planteamiento de las hipótesis:

• Si colocamos la papa en una disolución con más concentración de sal, la papa perderá agua para poder mantener las disoluciones estables y se deshidratan  por lo  reducira que  su tamaño.

• Si colocamos la papa en un vaso de precipitado con agua destilada, la papa absorberá agua y se hinchará.

Introducción

La ósmosis es un tipo de transporte pasivo ya que no necesita energía, en la cual el agua pasa a través de una membrana semipermeable que permite la entrada y salida del agua entre dos disoluciones. De acuerdo a los gradientes de concentración el agua entrará o saldrá de la célula con el fin de tener la misma concentración en todos los medios (intracelulares y extracelulares).

El agua es la molécula más abundante en el interior de todos los seres vivos, y mediante la ósmosis es capaz de atravesar membranas celulares que son semipermeables para penetrar en el interior celular o salir de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular, determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas. Una de las sales que se encuentran en disueltas en el agua es el  cloruro de sodio que al disociarse en iones Na+ y Cl- regula la cantidad del agua dentro de la célula.

Las soluciones isotónicas son aquellas que tienen la misma concentración de solutos en ambos lados de la membrana, de modo que no ocurre ganancia o pérdida neta de agua. Por otro lado, si se coloca una célula en una solución hipotónica, es decir, que la concentración de soluto es menor fuera de la célula que dentro de ella, el agua tiende a entrar a la célula. En el caso de las células vegetales que se encuentran en un ambiente hipotónico, la vacuola se llena de agua provocando el surgimiento de una presión conocida como presión de turgor o turgencia, a ella se debe la posición vertical de las plantas. Existe otro tipo de soluciones llamadas hipertónicas, que provocan la pérdida de agua en la célula causando su encogimiento o plasmólisis.

Los principios que implica la ósmosis se pueden ilustrar mediante un aparato llamado tubo en U, está dividido en dos secciones por una membrana semipermeable que permite que las moléculas de solvente (agua) pasen libremente, pero excluye las moléculas de soluto. Se coloca una disolución de agua y soluto a un lado, y agua pura en el otro. El lado que contiene el soluto tiene una menor concentración efectiva de agua que el lado del agua pura. La razón es que las partículas de soluto, que están cargadas (iónicas) o polares, interactúan con las cargas parciales eléctricas sobre las moléculas de agua polares. Muchas de las moléculas de agua están “ligadas” y ya no son libres de difundirse a través de la membrana. Debido a la diferencia en la concentración efectiva del agua, hay un movimiento neto de moléculas de agua desde el lado del agua pura (con una alta concentración efectiva de agua) hacia el lado del agua y soluto (con una concentración efectiva de agua menor). Como resultado, el nivel del fluido desciende en el lado del agua pura y se eleva en el lado del agua y soluto. Debido a que las moléculas de soluto no se difunden a través de la membrana, nunca se alcanza el equilibrio. El movimiento neto de agua continúa, y el nivel del líquido se eleva en el lado que contiene el soluto.

Objetivo:

• Investigar la acción de las soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas sobre las células de la papa.

• Observar las diferencias entre las diferentes muestras de las células de la papa.

Material:

3 vasos de precipitados de 50 ml

Navaja o bisturí

Horadador del número 9

Portaobjetos y cubreobjetos

3 clips

Etiquetas

Material biológico:

Papa mediana

Sustancias:

100 ml de solución de cloruro de sodio al 1%

100 ml de solución de cloruro de sodio al 20%

Agua destilada.

Safranina o azul de metileno.

Equipo:

Balanza granataria electrónica

Microscopio óptico

Procedimiento:

• Coloca tres vasos de precipitados de 50 ml y enuméralos en el siguiente orden:

·         En el vaso 1 agrega 30 ml de agua destilada

·         En el vaso 2 agrega 30 ml de disolución de NaCl al 1%

·         En el vaso 3 agrega 30 ml de disolución de NaCl al 20%

• Obtén 3 cilindros de papa con el horadador número 9.
• Corta los extremos de los cilindros hasta obtener pedazos de papa con la misma masa (peso).
• Extiende un clip e introdúcelo por uno de los extremos de la papa cuidando que atraviese la papa en línea recta hasta que salga por el otro extremo.
• Sumerge los 3 cilindros de papa con los clips atravesados, en los vasos de precipitados 1, 2 y 3. Deja transcurrir 10 minutos. Después de este tiempo  extrae los pedazos de papa de los vasos de precipitados, retira el clip y el exceso de agua y pésalos uno por uno en la balanza granataria electrónica. Registra tus resultados en la tabla de abajo.
• Repite la operación cada 10 minutos durante 1 hora. NOTA: Es importante que los cilindros de papa queden totalmente sumergidos en las soluciones de cloruro de sodio y agua destilada.
• Después de haber tomado los datos durante 1 hora, saca los cilindros de papa y realiza cortes transversales de cada uno de ellos. Observarlos al microscopio con el objetivo de 10x. Para observarlos mejor puedes agregar una gota de colorante safranina o azul de metileno. Elabora dibujos de lo que observaste y anota tus resultados.

Resultados:

Masa de la papa/tiempo	Agua destilada	NaCl al 1%	NaCl al 20%
Inicial	8.0	8.0	8.0
10 min	8.0	7.8	7.7
20 min	8.0	8.1	7.1
30 min	8.1	7.7	6.9
40 min	8.2	7.7	7.0
50 min	8.2	7.6	7.0
60 min	8.2	7.6	6.6

Análisis de los resultados:

• ¿A qué se deben las variaciones de la masa de la papa en las diferentes concentraciones de NaCl?
  Se deben al proceso de ósmosis, donde de acuerdo a los gradientes de concentración, el agua saldrá o entrara a la célula . Esto es lo que ocasiona las variaciones de la masa.
•  ¿Qué diferencias notaste en las células de los tres cilindros de papa? Las células de la papa que estaba en agua destilada aumentaron de tamaño, la de la solución en 1% de sal se mantuvo igual y la de 20% perdio agua provocando la contracción de su membrana celular. ¿A qué se deben? A la cantidad de soluto que existe fuera de la membrana celular
• Explica cómo se realizó el proceso de ósmosis en la papa.
  Al sumergir la papa en diferentes soluciones se estableció una diferencia entre la concentración de sal fuera y dentro de la celular. 1-En la solución al 20% de sal, la célula pierde agua debido a que existía mayor concentración de sal fuera de la celular. Para establecer la misma concentración dentro y fuera,el agua se obtuvo de la célula produciendo una deshidratación. 2- En la solución al 1% de sal, existio una regularidad en  la masa de la papa, esto significa que la célula no perdió o ganó tanta agua. 3- Y en el agua destilada no había soluto fuera de la celular por lo que la célula absorbio agua para mantener la misma concentración en los dos medio. Esto provocó que las células reventaran por las grandes cantidades de agua.  

• ¿Qué conclusiones puedes establecer a partir de los datos obtenidos en la tabla?

 Mientras la papa esté expuesta a una muestra de agua está la absorberá hasta hincharse por lo que aumentará su peso.

Cuando está en una concentración estable entre agua y sal la papa no absorberá el agua ni tampoco sufrirá cambios en cuanto a peso.

Cuando esté expuesta a una concentración donde la sal es mayor, esta absorberá todo el agua que tiene la papa por lo que su peso bajará considerablemente.

Conceptos clave:

Conceptos	Definicion y caracteristicas
Osmosis	osmosis que está formada por dos partes bien diferenciadas: osmos, que significa impulso, y el sufijo –sis que puede traducirse como acción. es un proceso físico-químico que hace referencia al pasaje de un disolvente, aunque no de soluto, entre dos disoluciones que están separadas por una membrana con características de semipermeabilidad.
Membrana Semipermeable	es aquella que contiene poros de dimensión molecular. es una membrana que permitirá que ciertas moléculas o iones pasen a través de ella por difusión
Soluto	se le llama así a la sustancia que se disuelve. En muchas ocasiones está en menor proporción al solvente.1
Solvente	es la cantidad mayoritaria de la solución, es aquello que contiene al soluto.
Solucion isotonica	son aquellas donde la concentración del soluto es la misma ambos lados de la membrana de la célula
solución hipertónica	ue tiene mayor concentración de soluto en el medio externo, por lo que una célula en dicha solución pierde agua (H2O) debido a la diferencia de presión
solucion hipotonica	es aquella que tiene menor concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula

Conclusiones

• La ósmosis se lleva a cabo en todos los organismos ya que están constituidos por agua, lo que significa todos los seres vivos, sean acuáticos o terrestres, están obligados a la osmorregulación o regulación de la presión osmótica.

W de gowin

Bibliografía

• Programa de Biología III

• Eldra P. Solomon. Solomon. Octava Edición: Mc Graw Hill.