Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Agronomía Área de Ciencias Subarea de Ciencias Biológicas Laboratorio de Fisiología Vegetal. Escuela de iciembre del !"#$ Au%. &iguel &u'o( Gabriel Ale)andro García *ivera !"#+""+!,
Reporte de la practica 5. Respiración 1. Introducci Introducción ón La resres-ir irac ació ión n celu celula larr es el con) con)un unto to de reac reacci cion ones es bio biouí uími mica cas/ s/ -rinci-almente -ara -roducir energía en 0orma de A12. Al igual ue los animales las -lantas reali(an res-iración/ las -lantan obtienen la energía de los a(ucares -roducidos en la 0otosíntesis/ generalmente glucosa/ rom-iendo los enlaces de carbono -or medio de la res-iración utili(ando o%igeno atmos03rico 4 liberando C5!. El -roceso de la res-iración se da -or -or la a-ert a-ertur ura a de los estom estomas as ue ue se encue encuent ntra ran n en las 6o)as 6o)as -rinci-almente 4 algunos tallos )óvenes/ en algunas -lantas -or medio de las lenteciela lentecielass 4 los -elos radicales radicales// este -roceso -roceso es contrario contrario a la 0oto 0otosí sínt ntesi esis/ s/ -or -orue ue ca-t ca-tur ura a 5! 4 libera era C5!/ a di0eren erenccia de la 0otosíntesis la res-iración se lleva a cabo durante el día 4 la noc6e/ no necesita de la energía luminica. urante la res-iracion se -roduce un interc intercambi ambio o gaseoso gaseoso con la atmos0 atmos0era/ era/ median mediante te el cual cual se obtien obtiene e energía a -artir de la degradación de sustancias org7nicas/ como los a(8cares a(8cares 4 los 7cidos -rinci-almente. -rinci-almente. En los organismos organismos vivos se llevan a cabo cabo dos dos ti-o ti-oss de res-i res-ira raci ción ón celu celula lar9 r9 la resres-ir irac ació ión n aerobi aerobia a 4 la anaer anaerob obia ia.. La resres-ir irac ació ión n aerob aerobia ia se lleva lleva a cabo cabo en -res -resenc encia ia de o%ígeno 4 la anaerobia en ausencia de o%ígeno. En el laboratorio de :siología vegetal se estudió la res-iración -or medio de semillas de 0ri)ol 4 -l7ntulas de maí(/ estudiando cualitativamente como las -lantas -lantas absorben el 5! 4 liberan C5! mediante la res-iración res-iración 4 se determinó cuantitativamente ue e0ecto tiene el C5! en el -; del medio. La res-iración aerobia consta de dos eta-as/ la glucólisis 4 el ciclo de
mol3culas de 7cido -ir8vico. Se lleva a cabo en tres -asos. 2rimero la activación de la glucosa/ seguido de la ru-tura de la glucosa 4 :nalmente la obtención de -roductos brutos/ =! 7cidos -ir8vicos > !?A; > + A12@.
2. Objetivos 2.1General •
5bservar 4 cuanti:car los e0ectos ue tiene la res-iración celular en los di0erentes órganos vegetales.
2.2Específcos •
•
denti:car cualitativamente la absorción de 5 ! 4 liberación de C5! en la res-iración de las semillas de 0ri)ol germinado. Cuanti:car el e0ecto del C5 ! liberado -or las raíces en el -; en las -l7ntulas de maí( = Zea mays).
3. Revisión Biblior!fca Respiración celular" Las c3lulas llevan a cabo diversos -rocesos -ara
mantener su 0uncionamiento normal/ muc6os de los cuales reuieren energía. La res-iración celular es una serie de reacciones mediante las cuales la c3lula degrada mol3culas org7nicas 4 -roduce energía. 1odas las c3lulas vivas llevan a cabo res-iración celular -ara obtener la energía necesaria -ara sus 0unciones. Usualmente se usa glucosa como materia -rima/ la cual se metaboli(a a bió%ido de carbono 4 agua/ -roduci3ndose energía ue se almacena como A12 =tri0os0ato de adenosina@. La res-iración celular se divide en -asos 4 sigue distintas rutas en -resencia o ausencia de o%ígeno. En -resencia de o%ígeno sucede res-iración aeróbica 4 en ausencia de o%ígeno sucede res-iración anaeróbica. Ambos -rocesos comien(an con la glucólisis. Glucólisis es el -rimer -aso de la res-iración celular 4 consiste de una serie de reacciones ue ocurren en el cito-lasma de la c3lula 4 -or las cuales/ a -artir de una mol3cula de glucosa/ se -roducen dos mol3culas de 7cido -ir8vico =-iruvato@. 1odos los organismos llevan a cabo la glucólisis. La glucólisis se divide en dos -artes en la -rimera la mol3cula de glucosa se divide en dos mol3culas de gliceralde6ido,0os0ato 4 en la segunda estas dos mol3culas se convierten en dos mol3culas de 7cido -ir8vico =-iruvato@. urante la glucólisis se -roducen dos mol3culas de A12. =S;A*5? GU1D**E *. !"#!@.
El o#íeno del $edio ue rodea a la -lanta =tanto el 5! atmos03rico
como el gas disuelto en el agua -ara las -lantas acu7ticas@ es considerado uno de los sustratos de las o%idaciones biológicas. La res-uesta de-ende de la dis-onibilidad de 5!/ límite ue se obtiene o alcan(a con un !" de 5! en el aire/ -ara la ma4or -arte de las -lantas terrestres. Esto signi:ca ue la intensidad res-iratoria =*@ de las -lantas terrestres es ó-tima a las concentraciones normales de 5! en la atmós0era. Este es un e)em-lo de la ada-tación de las -lantas al ambiente. =*. SE*G5 G5?ÁLE S. !"#"@.
esde el -unto de vista local el 0enómeno de absorción se da cuando en un -unto cualuiera de la columna se -roduce el contacto de un gas 4 un líuido en condiciones de noeuilibrio/ lo cual 0avorece ue se realice una trans0erencia de materia o-oni3ndose al gradiente de -resiones e%istente =le4 de Fic@. La 0uer(a im-ulsora actuante es/ -or lo tanto/ la di0erencia entre la -resión -arcial en la corriente gaseosa del com-onente adsorbido 4 su -resión de va-or a la tem-eratura de traba)o. Se -uede usar -ara la absorción el mismo eui-o ue se usa en una destilación/ 4a ue las 0ases en contacto ser7n tambi3n un líuido 4 un gas. =S;A*5? GU1D**E *. !"#!@. %a respiración celular aeróbica es el con)unto de reacciones en las
cuales el 7cido -ir8vico -roducido -or la glucólisis se trans0orma en C5! 4 ;!5/ 4 en el -roceso/ se -roducen ,H mol3culas de A12.I En las c3lulas eucariotas este -roceso ocurre en el mitocondria en dos eta-as llamadas el Ciclo de
mitocondrias son activadas 4 la re-licación mitocondrial se estimula/ llevando al inicio de la glucólisis/ seguida -or el ciclo de
testa ue a-arece con :suras en varias -artes. Esto 0acilita la entrada de o%ígeno/ lo ue incrementa nuevamente la res-iración/ a la ue contribu4e el ma4or n8mero de mitocondrias 4 de en(imas activas. Comien(a la síntesis -roteica/ inicialmente del A*?m -re almacenado/ seguido de la transcri-ción 4 translación de nuevo A*?m a medida ue los genes involucrados en la germinación se activan. En la cuarta eta-a/ se -roduce una disminución de la res-iración causado -or el agotamiento de las reservas/ ue todavía la 0otosíntesis de la -l7ntula no com-ensa. =ng. Agr. &A*A A. &A*ASS !"#,@. La res-iración celular es una -arte del metabolismo/ m7s -recisamente del catabolismo/ en la cual la energía -resente en distintas biomol3culas es liberada de manera controlada. urante la res-iración/ -arte de esa energía es utili(ada -ara sinteti(ar =0abricar@ A12/ ue a su ve( es em-leado en el mantenimiento 4 desarrollo del organismo =anabolismo@. La res-iración celular es un -roceso mediante el cual las c3lulas de los organismos o%idan nutrientes de los alimentos -ara ue liberen energía. Como resultado/ el carbono -resente en dic6os nutrientes ueda o%idado/ es decir/ se trans0orma en dió%ido de carbono ue es eliminado -or medio de la res-iración a la atmós0era. 2ara ue se realice la res-iración celular es 0undamental la -resencia de o%ígeno =res-iración aeróbica@. Los animales lo toman de la atmós0era a trav3s de órganos es-eciali(ados =-ulmones/ branuias@. Los vegetales lo 6acen mediante un a-arato denominado estomas/ ubicados en las 6o)as 4 ue ser7 e%-licado m7s adelante. La res-iración se e0ect8a durante las !+ 6oras. La cantidad de o%ígeno ue los vegetales absorben de la atmós0era a raí( del -roceso res-iratorio es menor ue la ue des-renden al e0ectuar la 0otosíntesis/ 4 el dió%ido de carbono ue des-renden tambi3n es menor a la cantidad ue absorben. =CE?CAS B5LKGCAS !"#"@. '(ónde se lleva a cabo la respiración) La res-iración celular se lleva
a cabo dentro de las mitocondrias/ -eue'os org7nulos ubicados en el cito-lasma de las c3lulas vegetales 4 animales. Estas estructuras/ de 0orma oblonga 4 a-lastada/ -rocesan el o%ígeno 4 convierten a los carbo6idratos/ 7cidos grasos 4 -roteínas de los alimentos en energía. =CE?CAS B5LKGCAS !"#"@. I$bibición" es el movimiento de agua -or ca-ilaridad 6acia el interior de las
semillas en germinación 4 de sustancias como la madera 4 la gelatina al igual ue coloides/ ue se 6inc6an como resultado de ello. Entre los 0actores ue a0ectan la imbibición est7n la tem-eratura/ la viscosidad del líuido/ la
concentración de solutos/ el es-acio dis-onible/ la energía cin3tica de las -artículas al igual ue la co6esión 4 ad6esión de las mol3culas del líuido =L. ?AVA**5/ !""@. *nea$iento" nundación de un terreno agrícola 4a sea -or un
aumento del nivel 0re7tico =ca-a su-erior del agua subterr7nea@ o -or una irrigación e%cesiva. El anegamiento a-elma(a el suelo/ de)a las raíces sin o%ígeno 4 contribu4e a la salini(ación. Las raíces de las -lantas necesitan o%ígeno -ara desarrollarse 4/ -or lo general/ las -lantas no -ueden vivir en suelos ue acumulan tanta 6umedad. Las -lantas tí-icas de los -antanos tienen en sus raíces un sistema de comunicaciones 4 de te)ido es-on)oso ue -ermite el -aso del o%ígeno a todas sus -artes. El Anegamiento de aguas -or los terrenos de 4eso/ es im-ulsado en manantiales -or la línea. Cavando un canal en la línea del manantial/ el agua -uede conducirse 6acia la corriente sin inundar el suelo circundante/ =ES1UA*/ 5?L?E. !"##@.
+. ,ateriales - Euipo
+.1*dsorción de O2 en la respiración •
1ubos de ensa4o
•
Semillas de 0ri)ol germinado
•
Solución de ?A5; al !"
•
Agua destilada
•
Algodón
•
Beacer de $" ml.
+.2E/ecto del 0O2 liberado por las raíces sobre el p del $edio.
os -l7ntulas de maí( (Zea mays). 1ubos de ensa4o Algodón Beacer de $" ml. 2a-el aluminio
Goteros Solución de 0enol0taleína Solución de ?A5; al "."# ? Gradillas Solución de < !C5, al !
5. ,etodoloía 5.1*dsorción de O2 en la respiración. •
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En dos de los tubos de ensa4o colocar de $ a #" semillas de 0ri)ol com-letamente embebidas e insertar algodón 68medo no com-acto. Al tercer tubo -onerle solo algodón. A dos de los tubos de -reci-itado agregarle a-ro%imadamente !" ml de ?A5; al !" 4 al otro solo agua en igual cantidad. nvertir uno de los tubos con semillas en un beacer ue contenga ?A5; 4 el otro en un vaso con agua/ el tubo sin semilla colóuelo en un vaso con ?A5;. 1odos los tubos de ensa4o deben de tener igual de volumen de líuido. 5bservar la altura de los tres líuidos des-u3s de !+ 6oras.
5.2E/ecto del 0O2 liberado por las raíces sobre el p del $edio. •
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Agregue ! gotas de 0enol0taleína a un vaso con #"" ml de agua del c6orro/ a'adir gota a gota de una solución de < !C5, 6asta ue a-are(ca una coloración rosado -7lido. Con esta agua llene dos tubos de ensa4o/ ta-e uno de ellos con algodón 4 el otro ta-arlo con una -l7ntula de maí( sostenida con algodón. Envolver los tubos con aluminio. e)e los tubos de ensa4o en un lugar iluminado durante una semana. e cada uno de ellos tome una alícuota de #" ml ue se deber7 titular con ?A5; al "."# ? -ara valorar el C5! ue contiene. Antes de titular agregue dos gotas de 0enol0taleína como indicador del cambio de color. Anote los valores obtenidos res-ecto al gasto de ?A5; de ambos tubos.
. Resultados - (iscusiones.
.1*bsorción (e O2 En %a Respiración 0uadro 1. *esultados e Absorción e 5! En Semillas e Fri)ol 4BO
*%4R* II0I*% 64ER* (E% 4BO
*%4R* II0I*% 0*7I%*RI(*(8(E RO (E% 4BO9
*%4R* 6I*% 64ER* (E% 4BO
*%4R* 6I*% 0*7I%*RI(*(8( ERO (E% 4BO9
1er. ubo con ,.# cm ".$ cm !.+ cm !. cm se$illas :aO 2do. ubo con ,.+ cm ".$cm , cm ".M cm se$illas :2O 3er. ubo con ,.+ cm ".$ cm ,.+ cm ".$ alodón :aO Fuente: Elaboración propia en el laboratorio de Fisiología vegetal, T8, FA!A".
(escripción" dos tubos de ensa4o se colocaron en solución de ?a5;
a-ro%imadamente -or una semana de los cuales uno contenía semillas de 0ri)ol imbibidas/ 4 el tercer tubo se colocó solamente en agua/ con semillas de 0ri)ol imbibidadas/ de los tres tubos solo los ue contenían semillas/ -resentaron cambios/ denotando la res-iración.
(iscusión" -ara llevar a cabo este e%-erimento -rimero se colocaron las semillas de 0ri)ol a germinar/ -ara la imbibición/ así evitando la eta-a dos de la res-iración de las semillas seg8n la ng. Agr. =&arassi !"#,@ #la respiración se mantiene estacionaria alrededor de $% a &' oras desde el comieno de la imbibición, debido a *ue el o+ígeno no diunde con velocidad su-ciente segn la necesidad de la semilla y el camino
La absorción de 5! 4 la -roducción de C5! son los 0enómenos m7s evidentes ue -ueden medirse 4 determinar ue un vegetal res-ira. Los grandes -rocesos :siológicos ue caracteri(an la res-iración est7n 0undamentados sobre las mediciones de esos intercambios gaseosos. Esta -rueba se reali(a con el :n de determinar ue las semillas de 0ri)ol durante la germinación a-arte de nutrientes/ necesitan 5! -ara la res-iración. metabólico se deriva a la ermentación/.
En el tubo # con semillas/ ue se colocó en solución de ?a5;/ las raíces de las semillas de 0ri)ol absorben 5! de los gases ue uedan entre el es-acio de las semillas 4 el ?A5;/ liberando C5!/ el ?A5; -or ser una base reacciona con el C5!. La reacción ue se lleva a cabo es C5! > ?a5; N ?a;C5, > ;!5 -roduciendo una solución de bicarbonato de sodio 4 agua. En el tubo ! con semillas 4 en solución de agua/ el cambio es menor ue el tubo en ?a5;/ al -rinci-io 6ubo absorción de 5!/ -ero llego un momento ue se concentró muc6o C5! liberado -or la -lanta/ 4 no se incor-oró en la solución como lo 6i(o en el -rimer tubo 4 la -lanta no logro seguir 6aciendo su res-iración 4 es -or ello ue el volumen de agua no ascendió -or el tubo como lo 6i(o el ?a5;. El cambio de nivel ?A5; solo se observa en el -rimer tubo de ensa4o 4a ue al momento de ue se lleva a cabo la reacción el C5! en estado gaseoso entra en reacción con el ?A5; uedando un es-acio el cual es ocu-ado -or el líuido ue sube -or la -resión atmos03rica esta -resión se debe al es-acio ue ueda entre el líuido 4 las raíces ue 6ace ue el nivel del líuido tienda a subir. .2E/ecto (el 0O2 %iberado 7or %as Raíces ;obre El p (el ,edio 0uadro 2. eterminación ndirecta e La Actividad *es-iratoria e Las
*aíces de &aí( 4BO
0*I(*( (E *%0*%I G*;*(O 8aO9
# ml 0on planta ".M ml ;in planta Fuente: Elaboración propia en el laboratorio de Fisiología vegetal, T8, FA!A". (escripción" los datos anteriores -ertenecen a la titulación de la
solución de #""ml de ;!5 con < !C5,/ de la cual se tomaron dos alícuotas
-ara llenar los tubos de ensa4o sin mo)ar el algodón/ uno con una -l7ntula de &ai(/ 4 uno solamente con algodón/ des-u3s de una semana se reali(ó la titulación con ?a5;/ -ara calcular la cantidad de C5! consumido.
(iscusión" 2ara este e%-erimento se utili(ó agua del c6orro =; !5@ la cual estaba con un -; cercano a O/ se le agrego carbonato de -otasio =< !C5,@ gota a gota 6asta ue diera una coloración levemente rosada. En uno de los tubos de ensa4o se introdu)o una -l7ntula de maí( 4 el otro tubo ueda solamente lleno del agua neutrali(ada sin la -l7ntula. El tubo de ensa4o ue contiene la -l7ntula de maí( se tituló con # ml de ?A5; "."# ? esta es una base/ ue se utili(ó -ara neutrali(ar el agua/ ue estaba acida debido a la liberación de C5! 0ormando 7cido carbónico -or las raíces de la -l7ntula de maí(. El C5! reacciona con el agua -ara 0ormar acido carbónico =;!C5,@. El 7cido carbónico =;!C5,@ es el ue aumenta la concentración de -rotones ;>/ -or consiguiente disminu4endo el -;. Sin embargo en el tubo sin -lanta se obtuvo tambi3n una variación de -;/ gastando ".M ml el cual es un resultado no se es-eraba/ 4a ue no contenía un medio en este caso una -l7ntula la cual liberara C5! -or sus raíces el cual modi:cara su -;/ esto se debió -or un mal mane)o de e%-erimentó/ -ero sin embargo el tubo con la -lanta gasto m7s ?a5; lo ue indica ue es m7s acido -or el C5 ! liberado -or las raíces de las -lantas/ convertido en 7cido carbónico en la solución/ com-robando ue las -lantas tambi3n reali(an res-iración radical/ es -or ello ue no es recomendable evitar anegamiento en el suelo/ -orue la -lanta no -uede reali(ar la res-iración -or el e%ceso de agua 4 d3:cit de 5!/ -ara ue se d3 una buena res-iración radical/ el suelo debe tener un buen es-acio -oroso libre de agua/ con una buena 6umedad.
<. 0onclusiones
<.1 La absorción de 5! en las -lantas se da -ara reali(ar la
res-iración 4 eliminar el bió%ido de carbono =C5!@/ el o%ígeno se absorbe 4 reacciona con la glucosa rom-iendo sus enlaces 4 obteniendo energía en 0orma de A12 4 Co0actores 5%idados/ 4 la ve( la -lanta libera dió%ido de carbono. La res-iración de la -lanta
4 liberación de C5! se -uede observar mediante la reacción del ?A5; con el C5! subiendo el nivel de agua -or el vacío ue ueda -or la -3rdida de C5!. Las semillas de 0ri)ol si germinan 4a ue reali(an los -rocesos de res-iración. <.2 La liberación de C5! mediante la res-iración radicular -or la
ru-tura de los enlaces de glucosa/ el -; de la solución disminu4e -orue el C5! 4 agua reaccionan acido carbónico/ el cual es a-ortador de -rotones ;> ba)ando el -; del agua/ volviendo la solución acida/ es -or ello ue se titula con un base =?a5;@.
=. Bibliora/ía
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