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jueves, 28 de noviembre de 2013
miércoles, 27 de noviembre de 2013
Lectura 7. La importancia de la fotosíntesis
¿Qué es la
fotosíntesis?
La fotosíntesis es la forma de alimentación autótrofa más abundante
en la Tierra. De
este proceso las plantas, algas y bacterias obtienen azúcares que pueden seguir
tres caminos: el primero es obtener energía de ella, el segundo construir
estructuras como: pared celular, madera, corcho, etc., y el tercer camino es
formar substancias de reserva como el almidón. Las fuentes de energía en la Tierra siempre se
encuentran limitadas, inclusive la radiación solar se extinguirá dentro de
millones de años. Esta fuente de energía es la que sostiene la vida en la Tierra , la única forma en
que los seres vivos pueden aprovechar la energía solar es a través de su
transformación a energía química que realizan los organismos fotosintéticos.
Los organismos fotosintéticos emplean
la energía solar para transformar los compuestos inorgánicos como agua y
dióxido de carbono en compuestos orgánicos como la glucosa. La glucosa al
formar el cuerpo de los organismos fotosintéticos sirve de alimento a los
herbívoros y éstos a los carnívoros de primer nivel, los que a su vez alimentan
a los carnívoros de segundo nivel. Todos los seres vivos al morir o eliminar
desechos alimentan a otros organismos como hongos y bacterias. Así se
construyen las redes alimentarias de los ecosistemas.
¿Pueden los
organismos heterótrofos vivir sin los autótrofos?
Los organismos heterótrofos como el
ser humano y los otros animales dependen totalmente de los organismos
autótrofos, inicialmente para alimentarse y para obtener el oxígeno que ellos
desechan durante la fotosíntesis. El oxígeno que se elimina durante la
fotosíntesis proviene de la molécula de agua y se libera a la atmósfera en
donde se mezcla para formar parte del aire. Hace millones de años surgieron
algunos organismos autótrofos capaces de emplear el agua como fuente de hidrógenos
para formar las moléculas orgánicas, en ese tiempo la atmósfera no contenía
oxígeno libre, por lo que los organismos que habitaban la Tierra eran anaerobios, un
tipo de respiración incompleta, esto es, en su respiración no empleaban el
oxígeno.
La acumulación de oxígeno liberado por
los organismos fotosintéticos ocasionó una verdadera crisis para los seres
vivos de esa época, muchos se extinguieron, otros se restringieron a vivir en
zonas donde no existiera el oxígeno, otros más con sus cubiertas protectoras
impidieron el contacto con este gas con las partes más sensibles, y otros
pudieron utilizarlo para completar su respiración. Esta última forma de
utilizar el oxígeno para completar la respiración proporcionó más energía por
molécula de glucosa que la respiración en la que no participa el oxígeno.
Esta cantidad adicional de energía se
vio favorecida por selección natural y poco a poco fue siendo el tipo de
respiración predominante sobre la Tierra. Actualmente
la mayoría de los organismos multicelulares plantas, animales y hongos emplean
el oxígeno en la respiración y muchos unicelulares también son aerobios
(emplean el oxígeno en su respiración).
Es claro entonces que los animales
dependemos doblemente de los organismos autótrofos para alimentarnos y para
poder respirar el oxígeno que ellos producen.
¿Pueden los
autótrofos vivir sin los heterótrofos?
Si los autótrofos producen su propio
alimento a partir de materia inorgánica empleando la luz solar entonces pueden
vivir perfectamente sin los heterótrofos. Y por lo que se refiere a su
respiración, ellos, los autótrofos son la mayoría aerobios, pero el oxígeno que
utilizan en la respiración es el que se encuentra en la atmósfera y que se
libera durante la fotosíntesis. Es entonces claro que los autótrofos pueden
vivir sin los heterótrofos formando probablemente tramas alimenticias más
sencillas pero que se estabilizarían al transcurrir el tiempo.
Actividad experimental 8. Tercera
etapa
El papel del suelo y del agua en la nutrición autótrofa
PREGUNTAS GENERADORAS:
1. ¿En qué consiste el proceso de la ósmosis?
La osmosis es un proceso importante en todas las células, tanto animales como
vegetales, ya que es un fenómeno de transporte exclusivamente de agua a través
de la membrana celular semipermeable de la célula.
2. ¿En qué parte de la célula se efectúa la ósmosis?
En la membrana celular semipermeable de las células tanto animales y vegetales.
3. ¿Qué efecto tienen las diferentes concentraciones de sal sobre la papa? ¿A
qué se deben?
En la soluciones isotónicas no tiene ningún efecto; en las hipotónicas las
células se ponen turgentes, ya que entra mucha agua, y en la hipertónicas las
células se plasmolisan ya que la salida de agua es demasiada.
HIPÓTESIS:
La papa contiene
sales y aunque la osmosis solo intercambie fluidos con el agua también tienen
que regularse las sales, dado esto el agua se introducirá a la papa para regular las sales.
Predicciones:
Solución
hipotónica:
En esta solución
la papa sufrirá de un fenómeno llamado
turgencia, este consiste en que la papa se hinchara.
Solución
isotónica:
En esta solución
la papa estará en equilibrio con el medio.
Solución
hipertónica:
En esta solución
la papa sufrirá de un fenómeno llamado plasmólisis este consiste en que la papa
se haga más pequeña
INTRODUCCIÓN:
La ósmosis es un tipo de transporte pasivo con el cual la membrana semipermeable permite la entrada y salida del agua y las sales que se encuentran en disolución, entre ellas tenemos al 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 esto puede variar, 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. Existe otro tipo de soluciones llamadas hipertónicas, que provocan la pérdida de agua en la célula causando su encogimiento o plasmólisis, en estos procesos físicos las células se deshidratan y mueren por plasmólisis.
La ósmosis es un tipo de transporte pasivo con el cual la membrana semipermeable permite la entrada y salida del agua y las sales que se encuentran en disolución, entre ellas tenemos al 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 esto puede variar, 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. Existe otro tipo de soluciones llamadas hipertónicas, que provocan la pérdida de agua en la célula causando su encogimiento o plasmólisis, en estos procesos físicos las células se deshidratan y mueren por plasmólisis.
OBJETIVO:
• Investigar la acción de las soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas
sobre las células de la papa.
Material:
3 vasos de precipitados de 50 mlNavaja o bisturíHoradador del número 9
Portaobjetos y cubreobjetos
3 clips
Etiquetas
MATERIAL BIOLOGICO:
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. Obsérvalos 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
|
Agua
destilada
|
Na Cl al
1%
|
Na Cl al
20%
|
Tiempo
inicial
|
13.5
|
13.5
|
13.5
|
10 min.
|
14.0
|
14.0
|
12.5
|
20 min.
|
14.0
|
13.0
|
11.5
|
30 min.
|
14.0
|
12.5
|
11.0
|
40 min.
|
14.5
|
12.5
|
10.5
|
50 min.
|
14.5
|
12.5
|
10.5
|
60 min.
|
14.5
|
12.5
|
10.5
|
Vaso 1:
La papa sufre de
fenómeno llamado turgencia ya que la
papa se fue aumentando su peso por que estaba en una solución hipotónica en
donde hay menor concentración de soluto fuera de la célula que dentro de ella.
Vaso 2:
La papa se
mantuvo en equilibrio con su medio
Vaso 3:
La papa sufre de
un fenómeno llamado plasmólisis por que
la papa perdió peso por lo tanto se deshidrato,
era una solución hipertónica que provoca la pérdida de agua.
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
¿A qué
se deben las variaciones de la masa de la papa en las diferentes
concentraciones de NaCl?
Las variaciones de la masa se deben a que
las células de la papa tienen una cantidad específica de NaCl y al encontrarse
en soluciones con diferentes concentraciones de este soluto las células de la
papa tienden a meter o expulsar agua.
En el
vaso de precipitados que contenía un 20% de NaCl, que en este caso sería la
solución hipertónica, las células de la
papa se plasmolisan es decir se encojen, por ello su masa se reduce.
En el vaso de precipitados que
contenía el 1% de NaCl, que sería la solución isotónica, las células de la papa
mantienen su misma masa, ya que la concentración de sal era la misma dentro y
fuera de las células.
Por último en el vaso de
precipitados que contenía agua destilada, que sería la solución hipotónica, las
células de la papa pasaron por el efecto de turgencia, es decir se hinchan, por
ello su masa aumenta.
¿Qué
diferencias notaste en las células de los tres cilindros de papa? ¿A qué se
deben?
Las células del cilindro de papa
que estuvo sumergida en la solución hipotónica se veían hinchadas porque
ganaron agua, las células del cilindro de papa que estuvo en la solución
hipertónica se veían pequeñas porque perdieron agua, y las células del cilindro
de papa que estuvo en la solución isotónica se veían normales.
Explica
cómo se realizó el proceso de ósmosis en la papa.
El proceso de ósmosis se llevó a
cabo gracias a una membrana semipermeable que tienen las células de la papa y
que permite la entrada y salida de las moléculas de agua
¿Qué conclusiones puedes establecer a partir de los datos obtenidos en la tabla?
¿Qué conclusiones puedes establecer a partir de los datos obtenidos en la tabla?
A que en mayor
concentración de NaCl que en este caso sería la solución hipertónica, las
células de la papa se plasmolisan es decir se encojen, por ello su masa se
reduce.
Al mantener una concentración
del 1% de NaCl, sería una solución isotónica, por lo que las células de la papa
mantienen su misma masa.
Por último al tener una ausencia
de NaCl, sería una solución hipotónica las células de la papa se hinchan
(turgencia), por ello su masa aumenta.
DISCUSIÓN:
Paola: Me ayudó esta práctica a comprender como es el proceso de ósmosis en la célula; también cuáles son sus características y como se puede manifestar en nuestro cuerpo. Por medio de la papa entendí que tipo de soluciones existen y la mejor que la célula puede tener es la isotónica ya que es un equilibrio entre la hipotónica e hipertónica.
Paola: Me ayudó esta práctica a comprender como es el proceso de ósmosis en la célula; también cuáles son sus características y como se puede manifestar en nuestro cuerpo. Por medio de la papa entendí que tipo de soluciones existen y la mejor que la célula puede tener es la isotónica ya que es un equilibrio entre la hipotónica e hipertónica.
Paloma: Pienso que la ósmosis es parte del proceso
de la célula, sin embargo se basa únicamente en el principio físico del agua,
de cómo pasa por una membrana semipermeable
Francisco: Es importante lo que dices sobre la
membrana semipermeable, ya que si la membrana fuera impermeable, el proceso de
ósmosis no se daría.
Dulce: Desde mi punto de vista me párese que la ósmosis es un proceso muy importante para la célula, ademas de ser un intercambio de fluidos va a depender del medio donde se encuentre la célula.
CONCLUSIONES.
La papa reaccionara de diferente manera ya que, por ejemplo en la solución hipotónica se dará la turgencia, en la solución isotónica no pasara nada debido a que hay la misma cantidad de soluto tanto, dentro como fuera de ella y en la hipertónica se dará la plasmólisis.
BIBLIOGRAFÍA:
Ósmosis,Queffélec Yann , Edit.Narrativa 1998
Programa de Biología
III de la Profesora María Eugenia Tovar
Lectura 6. Ósmosis: Un caso de difusión
¿Quiénes
contribuyeron al descubrimiento de la
ósmosis?
Los primeros estudios del fenómeno de
la ósmosis se remontan a las investigaciones de Nollet, en 1748, quién a una vejiga animal le colocó alcohol de un lado y agua
del otro, observó que el agua fluía a través de la vejiga para mezclarse con el
alcohol, pero de ninguna manera el alcohol se mezclaba con el agua. (A la
sustancia capaz de atravesar una membrana se llama solvente, y la que no
puede fluir a través de ella es conocida como soluto).
Sin embargo, el descubrimiento de la ósmosis
en membranas semipermeables como un flujo osmótico fue realizado por Henri Dutrochet (1776-1847) quién en 1828,
descubrió este fenómeno cuando observó que la difusión del solvente a
través de una membrana semipermeable ocurría siempre de la solución de
menor concentración de un soluto, hacia la solución de mayor
concentración, además, concluyó que el solvente es capaz de desarrollar
una presión osmótica. (La presión osmótica de una solución es
igual a la presión gaseosa que el soluto ejercería, si estuviera
presente en forma de gas, en un volumen igual al volumen de la solución; en
otras palabras, es la presión contraria que se necesita para evitar la
ósmosis).
En 1877, Wilhelm Pfeffer, utilizó agua
como solvente y sacarosa como soluto para estudiar cuantitativamente el
movimiento del agua a través de membranas. Años después conjuntamente con Hugo
de Vries entre 1871 y 1888, describieron las respuestas de células vegetales
con diferentes soluciones.
¿Cómo es la
estructura de la membrana plasmática?
Existen dos componentes de la membrana
plasmática: los lípidos y las proteínas. Los lípidos forman una doble capa en
la que las cabezas hidrofílicas (afines al agua) se disponen en la superficie y las colas
hidrofóbicas (no afines al agua) en el interior. Los glucolípidos (moléculas
formadas por azúcares y lípidos) de la membrana tienen estructura similar a los
fosfolípidos (moléculas formadas de lípidos y fósforo), excepto que la cabeza
hidrofílica corresponde a diversos azúcares, los cuales participan en funciones
protectoras. Las proteínas por su parte, se encuentran inmersas en la doble
capa de lípidos ya sea para funcionar como “acarreadores” o bien como
componentes integrales de la membrana, algunas proteínas incluyen una cadena de
carbohidratos que se proyecta hacia el exterior.
¿La membrana celular
es de naturaleza fluida?
En efecto, los desplazamientos de los
iones o moléculas a través de las membranas de los seres vivos son regulados
por mecanismos específicos y siguen las leyes fundamentales de la Física. Como se
mencionó anteriormente, la membrana plasmática y en general todas las membranas
biológicas, están integradas por una doble capa de fosfolípidos (que tiene la
consistencia del “aceite de oliva”), que actúa como barrera para la mayoría de
las moléculas polares. Esta propiedad impide que salga el contenido soluble al
agua de la célula y además condiciona la difusión de cualquier molécula por su
solubilidad relativa en grasas, por su tamaño, se sabe que las moléculas
pequeñas difunden más fácilmente y por su carga iónica. Por ejemplo,
moléculas pequeñas como el H2O, el CO2 y otras, si no
están cargadas, aunque sean polares, pueden difundir muy rápidamente debido a
que la membrana ha desarrollado mecanismos especiales de transporte.
¿Que relación existe
entre solubilidad, solvente y soluto?
Sí los iones y las moléculas de tamaño
normal son del todo solubles en agua, forman soluciones; por lo tanto, la
solubilidad es la propiedad que tienen las sustancias, gaseosas, líquidas ó
sólidas, de intercalar sus moléculas con las de un solvente, es decir, el
líquido en que se disuelven. Esta propiedad depende en gran parte de las
características de la sustancia que se disuelve, que se llama soluto.
¿Qué es la ósmosis?
El movimiento de moléculas de agua a
través de una membrana semipermeable (que permite el paso de algunas sustancias
mientras bloquea el de otras) se conoce como ósmosis (del griego osmos=
impulso) y da como resultado el movimiento de las moléculas del agua a
través de una membrana en respuesta a diferencias en la concentración de los
solutos. Es decir el agua se mueve de una región de menor concentración de
soluto (y, por tanto, de mayor concentración de agua) a una región de mayor
concentración de soluto (menor concentración de agua). Las células, tanto
vegetales como animales, debido a su contenido soluble en agua separado del
medio circundante por una membrana semipermeable, presentan fenómenos
osmóticos. Es lógico, que el movimiento osmótico de agua a través de la
membrana celular semipermeable causa algunos problemas cruciales a los sistemas
vivos.
Las células de acuerdo a las
concentraciones de solutos o agua pueden ser isotónicas, hipotónicas o
hipertónicas con relación a su ambiente. El término isotónico se usa
para describir dos o más soluciones que tienen el mismo número de partículas
disueltas por unidad de volumen y, por tanto, el mismo potencial hídrico
(medida de la entrada de agua). No hay movimiento neto de agua a través de una
membrana que separa dos soluciones isotónicas.
Por otra parte, cuando la
concentración tiene menos soluto se
conoce como hipotónica, y la que tiene más soluto se le llama hipertónica.
En la ósmosis, las moléculas de agua difunden de una solución hipotónica
(o desde el agua pura) a una solución hipertónica a través de una
membrana selectivamente permeable.
¿Por qué se
presenta la plasmólisis en las células?
El efecto osmótico en la célula animal
se comprueba directamente por el fenómeno llamado “plasmólisis”. Esto ocurre
cuando una célula animal viva se introduce en un vaso con agua con una
concentración arriba del 0.9 % de cloruro de sodio (NaCl) que es un ambiente hipertónico
y por lo tanto sale agua de la célula que tiene menor concentración de solutos,
por lo que se contrae la membrana celular llegando a presentar formas
estrelladas.
Sin embargo, cuando se coloca una
célula vegetal en una solución hipotónica, ocurre la expansión del citoplasma
porque la vacuola central absorbe el agua y la membrana plasmática ejerce
presión contra la pared celular de naturaleza
rígida; la célula no estalla porque la pared celular no lo permite, en
este caso, la presión ejercida es muy importante en las células vegetales para
mantener la posición vertical de la planta.
¿Qué es la turgencia
y en que tipo de células se presenta?
Las membranas de las células vegetales
resisten mecánicamente las presiones osmóticas de una solución hipotónica,
restringiendo el flujo del agua hacia el interior de la célula. Este
comportamiento hace que la pared celular se distienda, ejerciendo una presión
suficientemente grande para balancear la diferencia de las presiones osmóticas
de la solución externa e interna. A la presión ejercida por la membrana celular
sobre la solución interna de la célula se llama presión de turgor ó turgencia.
Este fenómeno ocurre porque la membrana celular en realidad es poco elástica y
el incremento del volumen celular, debido a la entrada de un poco de agua,
produce un incremento apreciable en la turgencia.
Para
finalizar, repasemos los ejemplos de la ósmosis que observaste en el
laboratorio.
El Paramecium es un protozoario
que carece de pared celular o estructura que lo proteja de los choques
osmóticos, pero poseen vacuolas contráctiles especiales que les permiten
bombear hacia fuera cualquier exceso de agua. En el caso de Solanum
tuberosum mejor conocida como papa, al ser estudiada en condiciones
hipertónicas, hipotónicas e isotónicas en un medio salino y agua destilada, se
puede observar que una muestra aumenta de masa (pesa más) , la otra
disminuye (pesa menos) y el peso de la
última permanece igual.
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