UNIMINUTO LABORATORIO DE BIOLOGÍA GENERAL PROGRAMA DE LICENCIATURA EN EDUCACIÓN BÁSICA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL PLAN INTEGRAL DE CURSO ESTRUCTURA DE LA VIDA TUTOR: Juan Carlos Beltrán Bustos Antes de iniciar el laboratorio y a modo de nota: Deben traer bata y guantes de cirugía, y los materiales que aparezcan resaltados con amarillo. Tome en cuenta que son tres partes del laboratorio y que en las tres hay materiales que deben traes por grupos de 4 personas. Lea todo el laboratorio antes de realizar la práctica y por último conserve el orden en el laboratorio. LA CÉLULA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN OBJETIVOS GENERALES: Al finalizar la práctica de laboratorio el estudiante estará en capacidad de: • • •
Las células tanto las vegetales como las animales poseen tamaños y formas variables. El tamaño y la forma están relacionados con la función que cumplen. Saber distinguir morfológicamente entre una célula vegetal y una animal.
En la primera parte del laboratorio trabajaremos exclusivamente con células vegetales y Usted deberá cumplir con los siguientes objetivos específicos para esta parte, que conducirán a los objetivos generales: 1. Comprobará que las células vegetales son las únicas que poseen unos organelos llamados plastidios, que cuando contienen clorofila (en todos los vegetales) reciben el nombre de cloroplastos, muy importantes por la función que llevan acabo: la fotosíntesis. 2. Comprobará que las células vegetales poseen no solo membranas citoplasmáticas, sino también una pared celular fuerte de celulosa que les permite soportar presiones muy fuertes. MATERIALES: 1. BIOLÓGICOS: a. Cebolla cabezona. b. Hojas de Elodea. c. Hojas de Zebrina d. Papas. 2. REACTIVOS: a. Lugol. b. Azul de metileno. c. Acetocarmín. d. Colorante de Wright. e. Solución salina. f. Alcohol 70%. 3. EQUIPO: a. Microscopio. b. Estuche de disección. c. Laminas y cubre objetos. d. Bisturí.
4. FUNGIBLE: a. Algodón y gasa. b. Palillos. c. Lancetas. PLAN DE TRABAJO (I PARTE) 1. Tome una hoja de cebolla y con mucho cuidado levante la capa más externa, esta es el tejido epitelial, tome una pequeña porción, extiendala muy bien y realice un montaje húmedo, consulte los esquemas, recuerde que no debe dejar secar la preparación) 2. Examine su preparación con un pequeño aumento de 10X Son difíciles de ver los organelos como el núcleo o los nucleolos? Tenga en cuenta que las propiedades ópticas de tales organelos son similares, por lo tanto se hace difícil distinguirlos unos de otros, pero tenga en cuenta también, que afortunadamente las propiedades químicas de estos organelos son diferentes, por lo tanto la afinidad de estos organelos por determinados colorantes varía: así, si Usted utiliza ahora lugol (solución de yodo) y coloréa su preparación para distinguir mejor los organelos celulares: por ejemplo, las vacuolas hora serían fáciles de distinguir y también el citoplasma que las rodea. Los colorantes además de colorear también controlan la materia viva. 3. Haga un esquema de tres o cuatro células de las que forman el tejido epitelial de la cebolla y reconozca, dibuje en mayor aumento 40X (señale con flechas y rotule una de ellas): a. Núcleo. b. Nucleolos. c. Vacuolas. d. Citoplasma celular. e. Pared celular. f. Membrana citoplasmática. g. Membrana celular. ¿Cuáles son las ventajas de usar colorantes? ¿Cuáles son las desventajas de utilizar colorantes? ¿Qué organelos celulares se colorean con el lugol? 4. Haga un montaje húmedo de Elodea. Con pequeño aumento de 10X, localice el ápice (punta) de la hojita donde encontrará células que están conformando unas capas de tejido muy delgadas. Ahora pase a mayor aumento 40X. ¿Cómo se llaman los organelos de color verde que se observan? Enfoque la parte media de la célula y note que los organelos de color verde están en la perisferia de la célula. Localice con flechas y rotule: pared celular, núcleo y cloroplastos. 5. Observe que se nota un movimiento dentro de la célula (movimiento intracelular o ciclocis). ¿Qué organelos parece que se mueven? ¿En qué dirección se mueven? Cree Usted, que verdaderamente estos organelos se mueven o que son arrastrados por corrientes citoplasmáticas?
¿Qué fenómeno pudo observar en Elodea que no pudo observar en cebolla? ¿Qué organelos están envueltos en este fenómeno? 6. Tome una hoja de Zebrina que tenga el envés de color púrpura, levante cuidadosamente la capa mas externa del envés de la hoja (tejido epitelial), elabore un montaje húmedo. Haga el esquema de una célula de este tejido epitelial en mayor aumento 40X, señale con flechas y rotule: pared celular, lumen celular (espacio dentro de una estructura tubular), núcleo, células estomáticas, abertura estomática (estoma), cloroplatos, vacuolas, antocianina (pigmento púrpura). 7. Tome su bisturí y realice un corte transversal (atravesado) de la papa, este corte debe ser tan fino que la apariencia de la porción que obtenga sea transparente. En una caja de petri con agua, enjuague el corte (lávelo) para sacar el exceso de almidón contenido en las células de estos tejidos de la papa. Haga un montaje húmedo. Observe el espacio de las células en pequeño aumento 10X. Pase a mayor aumento 40X. Observe la pared celular. ¿Qué otra cosa alcanza a ver? Añada al borde de la laminilla una gota de lugol (solucion de yodo) ¿Qué nota que ha sucedido? Observe y dibuje en mayor aumento 40X: pared celular y gránulos de almidón (amiloplastidios). Puede Usted, citar ahora diferencias básicas en taqmaño, forma y contenido de cuatro tipos de células vegetales. DIFERENCIAS:
Elodea
Cebolla
Zebrina
Papa
Elodea
Cebolla
Zebrina
Papa
Tamaño Forma Contenido
SIMILITUDES: Tamaño Forma Contenido
PLAN DE TRABAJO (II PARTE) En esta parte de la práctica Usted trabajará con células animales. El objetivo específico es que el estudiante aprenda a reconocer las formas estructurales de tres tipos de células animales.
I. Célula escamosa epitelial. Esta célula se encuentra en el epitelio o revestimiento interno de la mejilla. La función de la célula epitelial escamosa, puede ser denominada protectora, en el sentido de que ayuda a mantener una película húmeda en la cavidad oral, debido a la naturaleza de su función no requiere un alto grado de especialización y además son fácilmente removibles. 1. Elabore un montaje húmedo de sus propias células escamosas epiteliales, así: a. Colóque una pequeña gota de solución salina en el centro del porta objeto. b. Con un palillo (extremo delgado) raspe suavemente el interior de su mejilla, de abajo hacia arriba. c. Coloque el producto de este raspado en la gota de solución salina y proceda a esparcir suavemente. d. Coloree con una gota de acetocarmíno azul de metileno. Coloque el cubre objetos o laminilla. e. Observe al microscopio con pequeño aumento 10X, luego con mayor aumento 40X. f. Elabore un esquema de la observación y denote las siguientes partes de la célula: Membrana celular. Membrana nuclear. Núcleo. Nucleolo. Citoplasma II. Células de la sangre. Estas células a diferencia de las analizadas en el ejercicio anterior, son células diferenciadas, no solo en los varios niveles de organización en la escala zoológica, sino también dentro de un mismo organismo. Esta diferenciación se debe especialmente a sus funciones: transporte de oxígeno y dioxido de carbono, protección contra microorganismos invasores. Los eritrocitos (glóbulos rojos) son los encargados de desarrollar la primera función y los leucocitos (glóbulos blancos) trabajan en la segunda función. Para familiarizarnos con los tipos de células que tenemos en nuestra sangre, prepararemos a continuación dos frotis de sangre uno teñido y otro natural (sin teñir) así: 1. Esterilice con alcohol el dedo donde va a hacer una punción. 2. Haga la punción con la lanceta. 3. Con gasa estéril retire la primera gota de sangre. 4. Colóque la segunda gota en el extremo en solución salina sobre un portaobjetos. 5. Con ayuda de un segundo portaobjetos y de acuerdo a las indicaciones del tutor, extienda uniformemente la sangre sobre en primer portaobjetos, como indica la gráfica. 6. Deje secaqr al aire. 7. Coloree con 10 gotas de wrigth (si no hay teñir con azul demetileno) durante 1 minuto. 8. Lave el exceso de colorante con un chorro delgado de agua. 9. Deje secar y observe con pequeño aumento. 10. Compare al microscopio los dos montajes (coloreado y natural). Encuentre diferencias en tamaño, forma y color en las dos preparaciones. Recorra cuidadosamente el campo focal y cuente las formas diferentes de células. Cuántas aparecen? Esquematice dichas formas. En cuáles de estas formas celulares no encuentra núcleo? Cuáles aparecen con más frecuencia?
PREGUNTAS DE CONSULTA: 1. Considera Usted, posible que un plastidio sea sucesivamente: leucoplasto, cloroplasto y cromoplasto? Explique su respuesta. 2. Qué demuestra el fenómeno de ciclocis en relación a que la célula es una unidad de vida? 3. Hay evidencias al respecto a que los microorganismos, plantas y animales están constituidos a base de la misma unidad estructural? 4. De dónde provenen las células primitivas? PLAN DE TRABAJO (III PARTE) FENÓMENOS BIOFÍSICOS: HEMÓLISIS Y PLASMÓLISIS La membrana que rodea a la célula es una estructura notable, pues no solo es semipermeable permitiendo que algunas sustancias pasen a través de ella con exclusión de otras, sino que su permeabilidad puede ser variada; generalmente se refiere como la membrana plasmática, el núcleo también está rodeado de una membrana y los organelos están rodeados a circunscritos por membranas. Aunque la estructura química de las membranas y sus propiedades varían considerablemente tienen cerca de 75 Angstrom de espesor, constan primordialmente de fosfolípidos (proteinas y lípidos). La forma de la molécula de un fosfolípido consta del extremo cefálico que tiene la porción del fosfato, que está cargado positivamente y es bastante soluble en agua, las colas son bastante insolubles; en la membrana de los extremos hidrófilos están expuestos al medio acuoso que baña el exterior de las células y al citoplasma acuoso; los extremos hidrófobos se encuentran en el interior de la membrana escaso de agua. Hay muchas proteinas diferentes incluidos en la membrana: ellas existen como unidades globulares separadas que tachonan el interior y el exterior de la membrana, algunas están localizadas en la superficie interna de la membrana otras en la superficie externa y otras se extienden a través de ella. Muchas proteinas son enzimas encargadas de varias reacciones bioquímicas, algunas contienen lípidos y otras carbohidratos. Las membranas son dinámicas y sus constituyentes están siendo renovados constantemente a velocidades diferentes, además, la composición de algunas membranas cambia durante el desarrollo; la imagen de la estructura de la membrana no es estáticasino al contrario es un mosaico fluido, dinámico en el cual los componentes cambian y aun se mueven. La ósmosis es el movimiento de las moléculas de solvente a través de la membrana hacia un área en el cual existe mayor concentración de soluto para el cual es impermeable una membrana; la ósmosis es un factor extremadamente importante en los fenómenos fisiológicos. La presión necesaria para impedir la emigración del solvente es la presión osmótica efectiva de la solución. La presión osmótica, así como el punto crioscópico y la elevación del punto de ebullición dependen del número más que del tipo de partículas de una solución. La actividad de cada sustancia es su concentración efectiva estimulada por su comportamiento en la solución. Cuando un soluto se disuelve en un solvente la actividad de las moléculas decrece. La velocidad a la que se hinche y estalle una célula colocada en una solución pura de una sustancia penetrante dependerá de la velocidad a la que puedan penetrar a la célula la sustancia penetrante y el agua. Overton fue uno de los primeros en realizar un estudio en realizar un estudio sistemático de la permeabilidad de células vegetales a diferentes tipos de sustancias y demostró que las células ejercen un alto grado de discriminación y selectividad, halló también que el factor más importante para determinar la velocidad de penetración de una membrana celular era la solubilidad lipoide de la molécula.
OBJETIVO Estudiar el efecto de la solución de NaCl a diferentes concentraciones sobre la permeabilidad de la membrana celular. MATERIALES 1. • • • 2. • • • • • 3. •
BIOLÓGICOS: Sangre oxalatada. Spyrogyra. Cebolla. INSTRUMENTAL: Tubos de ensayo. Láminas. Laminillas Pinzas de punta fina. Bisturí. REACTIVOS: Soluciones de NaCl
EXPERIMENTACIÓN Tome cuatro tubos de ensayo y agregueles solución salina así: TUBOS 2 cm NaCl
1 0.50%
2 0.85%
3 1.50%
4 Agua destilada
A todos los tubos agregueles 2 cm de sangre oxalatada. 1. Observe el estado de transparencia en cada tubo. Examine la forma de los eritrocitos suspendidos en las soluciones colocando una gota entre lámina y laminilla bajo el microscopio y compare la forma de cada uno de ellos. 2. Con ayuda de una cuchilla y pinzas finas saque más o menos un cm 2 de la epidermis interna de un bulbo de cebolla, monte entre lámina y laminilla y agregue con el gotero 2 gotas de solución de NaCl 1M, esta solución se reparte por el tejido por capilaridad, observe inmediatamente hecho el montaje y 5 minutos después; se considera que la plasmólisis se inicia cuando principia un desprendimiento de la membrana citoplasmática. Cuente 20 células expresando cuántas están plasmolisadas. Construya gráficos empleando porcentajes de células plasmolisadas por concentración molar. Haga el mismo procedimiento con soluciones de NaCl de concentraciones 0.75M, 0.5M y 0.25M. 3. Tome un filamento de spyrogyra, colóquelo entre lámina y laminilla, agréguele solucion 1M de NaCl y observe al microscopio, proceda a realizar la experiencia como en el caso anterior; con cada una de las soluciones 0.75M, 0.5M y 0.25M. La fórmula para calcular la presión osmótica es la siguiente: PO = 22.4 X M X T 273
PO: M: T:
presión osmótica. concentración molar de la solución. Temperatura absoluta (°C + 273) del laboratorio.
CUESTIONARIO: 1. Describa la forma como se observó los glóbulos rojos en cada una de las soluciones. 2. De acuerdo a la observación anterior, cómo podría Usted clasificas estas soluciones. 3. Construya una gráfica tomando en cuenta el porcentaje de células plasmolisadas y la concentración de la solución, con células de cebolla. 4. Construya la misma gráfica con los datos obtenidos para Spyrogyra. 5. Obtenga los datos de la presión osmótica con cada una de las soluciones. 6. Cuándo puede dicir Usted que una célula está turgente? 7. En una célula plasmolisada puede obtener el fenómeno contrario? Cómo lo haría? 8. Qué le sucede a los glóbulos rojos frente a una solución hipotónica? 9. Sucede lo mismo en una célula vegetal que a una animal frente a una solución hipertónica? Por qué? 10. Cómo se denomina el fenómeno que le sucede a los glóbulos rojos frente a una solución hipertónica?
PREGUNTAS PARA CONSULTAR: 1. describa la última teoría sobre la membrana celular e ilustre con esquemas. 2. Establezca la diferencia entre la membrana celular de una célula animal y membrana y pared celular de una vegetal en cuanto a su constitución química y en cuanto a su función. BIBLIOGRAFÍA KIMBAL, W. JHON. Biología. Fondo Educativo Interamericano S.A. VILLE, Claude A. Biología. Editorial Universitaria de Buenos Aires. MURRAY, D. L., H. E. Buhse. A An Experience With Cells. Addison-Wesley Publeseting Company, Massachussetts. SMITH, Payne Alma, R. W. Chambers. De La Célula al Tubo de Ensayo. Editorial Limusa-Wiley, S.A. México. BONNER y GALSTON. Fisiología Vegetal. Editorial Aguilar. NULTSCH W. Botánica General. Editorial Norma. ROBINSON y BOOLATIAN. Conceptos Fundamentales De Biología. Editorial Limusa. México. EHRLICH, HOLM y SOULE. Introducción A La Biología. Editorial Mc Graw Hill.
