GuÃa Lab BiologÃa Cell [Agosto 2010]

Departamento de Ciencias Bsicas

GUA DE LABORATORIO DE BIOLOGA CELULAR

ltima actualizacin: Agosto, 2010El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

NORMAS GENERALES DEL LABORATORIO

Actividades prcticas

Se realizarn un total de 7 actividades por cada seccin de prctico en modalidad de dos mdulos semana por medio. De cada actividad se realizar un informe, que ser entregado al final del prctico.

Asistencia

La asistencia mnima debe ser de un 90%. Los alumnos que al final del semestre tengan 2 inasistencias tendrn la posibilidad de recuperar actividades, mediante una interrogacin oral frente a una comisin de profesores, recuperando as las notas de quiz e informe al cual falt y la asistencia. Esta interrogacin ser de cualquier prctico y no necesariamente del faltante.

Si el alumno presenta una asistencia inferior al 90% queda en situacin de reprobar la asignatura conforme a lo que indica el Reglamento Acadmico.

La ausencia a un prctico implica la obtencin de la nota mnima (1,0) en el quiz e informe respectivo.

Los estudiantes NO pueden asistir a un grupo de laboratorio diferente al asignado en su carga acadmica para recuperar una inasistencia.

Evaluaciones

Las evaluaciones del laboratorio correspondern al 20% de la nota de presentacin al examen de ctedra y debe ser igual o mayor a 4.0, de lo contrario el alumno no tendr derecho a realizar el examen y reprobar automticamente el ramo.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

El laboratorio se evaluar mediante 7 quices y 7 informes de laboratorio. El promedio de los quices ser el 40% y el de los informe el 30% de la nota del laboratorio. La prueba de ciclo (gymkana) corresponder al 30% restante.

Los quices se tomarn al comienzo de la actividad prctica y tendrn una duracin aproximada de 10 minutos. El alumno que llegue tarde deber esperar que el quiz finalice para ingresar al laboratorio y ser evaluado con nota 1,0. Los quices contemplarn las materias de la gua y lo que sea deducible de ellas; y son acumulativos, es decir, se preguntar de prcticos anteriores.

Los informes debern ser entregados al final del laboratorio y su plazo es inamovible. El alumno que no entregue el informe, ser evaluado con nota 1,0.

La prueba de ciclo se rendir al final del semestre (se avisar con anticipacin) y corresponder a una gymkana. No existe otra posibilidad para rendir esta evaluacin, de modo que si la persona falta recibe un 1,0 en esta prueba.

Presentacin personal y conducta en el laboratorio

El alumno debe presentarse:

1. Puntualmente a la actividad. En el caso de llegar atrasado, solo podr ingresar al laboratorio durante los 15 minutos de iniciada sta. El atraso por mayor tiempo implica una ausencia al prctico y por lo tanto, ser evaluado con nota 1,0.

2. Con delantal, pelo tomado (si corresponde), pantalones largos y zapato cerrado, para proteger el cuerpo en caso de accidente. Asimismo, debe evitarse el uso de accesorios (anillos, pulseras u otros) que puedan enredarse o limitar la manipulacin de los instrumentos y

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material de laboratorio. Est prohibido el uso de sandalias, pantalones cortos o faldas (segn sea el caso) en las actividades prcticas.

Todos los alumnos deben ingresar al laboratorio con su delantal abotonado y el pelo recogido. De lo contrario, no podrn ingresar.

Cada estudiante debe ingresar al laboratorio con su Gua del Laboratorio y material terico, como libros, de modo que pueda desarrollar la actividad sin entorpecer el trabajo de los dems, ya que el estudiante responsable tiene derecho a trabajar tranquilo. La falta reiterada de este material puede ser motivo de una evaluacin mnima (1,0). Adems, se exigir traer realizadas, por grupo de trabajo (y no de manera individual), las siguientes secciones del informe:

1. Introduccin y objetivos, 2. Metodologa, 6. Cuestionario y 7. Referencias bibliogrficas.

En el laboratorio slo se permitir el uso de cuaderno, lpices, calculadora, guas y libros de apoyo. Las mochilas y bolsos deben guardarse en los casilleros destinados para tal fin. El estudiante debe evitar situaciones de riesgo, como correr y jugar en el laboratorio.

Si el estudiante requiere salir del laboratorio, debe informarle al profesor. Una ausencia prolongada y sin informar puede ser considerada como inasistencia.

En el transcurso del prctico No est permitido el uso de aparatos de audio, telfonos celulares, ni el consumo de ningn tipo de bebida o comida. El profesor puede solicitar al estudiante que abandone el laboratorio si no cumple con esta norma, quedando ausente de la actividad. No existe la posibilidad de apelar a esta sancin, pues el estudiante debe aprender las normas mnimas de comportamiento en un laboratorio.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

3. Se deber mantener un buen comportamiento y respeto entre sus compaeros, profesor/a y ayudante durante la realizacin de la prctica. Lo cual tambin incluye:

-

Seguir siempre las instrucciones del profesor para realizar los experimentos. No realice experimentos no autorizados, ni deje su lugar de trabajo sin vigilancia.

-

Mantenga su lugar de trabajo limpio, ordenado, y slo con el material requerido para la clase.

-

En caso de romper algn material de trabajo, se deber dar aviso al profesor/a o ayudante para asegurar su oportuna reposicin.

USO DEL MICROSCOPIO Instrucciones bsicas para el uso del microscopio ptico compuesto Antes de observar cualquier preparacin debe tener presente que el microscopio es un instrumento delicado. Debido a esto debe utilizarse tomando en cuenta algunas instrucciones bsicas: a) Coloque el microscopio en una posicin cmoda sobre una superficie plana. Tmelo siempre del brazo o columna. Si desea cambiar la posicin del instrumento levntelo y NO lo arrastre por el mesn. b) Al inicio del laboratorio, es conveniente chequear la limpieza de los diferentes lentes antes de comenzar la observacin. Los lentes deben limpiarse con solucin limpiadora de microscopio y pauelos desechables o un pao humedecido con Xilol. c) Encienda la lmpara, baje el condensador y abra el diafragma completamente. d) Si se utiliza aceite de inmersin, el lente objetivo de 100X debe limpiarse al finalizar la observacin. e) Cuando finalice la observacin baje la platina, retire la preparacin. Limpie el objetivo y la preparacin con un pao humedecido con Xilol. Apague la lmpara y enrolle el cordn en el pie del microscopio.


Asegrese de colocar el microscopio en una superficie plana (no al borde de la mesa) cubierto por su funda.

PAUTA ELABORACIN DE INFORMES

El informe debe ser escrito a mano y entregados al final del paso prctico, excepto las secciones 2 (Metodologa), 4 (Cuestionario) y 5 (Referencias bibliogrficas) que se entregarn al inicio del laboratorio. Todos los informes entregados debern incluir las siguientes secciones:

1.- Introduccin y objetivos generales (0,5 puntos) 2.- Metodologa (0,5 puntos) 3.- Resultados (1,5 puntos) 4.- Discusin (1,5 puntos) 5.- Conclusiones (1 punto) 6.- Cuestionario (1,5 puntos) 7.- Referencias bibliogrficas (0,5 puntos)

1.- Introduccin (0,3 puntos) y objetivos generales (0,2 puntos) En esta seccin se debe explicar de manera general, pero, exacta los diversos aspectos que componen el informe, es decir, se trata de exponer un planteamiento claro y ordenado del tema a tratar, de manera que el lector se contextualice, se oriente y estimule a continuar leyendo las dems secciones. Se realiza a partir de una visin general hasta llegar al tema particular y finalmente definir los objetivos generales.

2.- Metodologa (0,5 puntos) Esta seccin corresponde a la confeccin de un diagrama de flujo referido a los mtodos que se utilizarn durante el desarrollo de cada actividad experimental. No olvidar que debe entregarse al inicio de cada paso prctico.


3.- Resultados (1,5 puntos) y discusin (1,5 puntos) En esta seccin se incluyen los resultados obtenidos de la prctica (sean o no los resultados esperados), tales como dibujos de observaciones microscpicas, tablas, entre otros. Adems, se debe realizar una DESCRIPCIN de los resultados obtenidos (se escribe utilizando los verbos en pasado, por ejemplo: se observaron clulas rectangulares que o estos resultados mostraron que los colorantes catinicos tien).

La descripcin de cada preparacin debe seguir una estructura, que puede variar segn el observador, pero que debe ser sistemtica y ordenada. En sus observaciones debe considerar describir la forma celular; relacin con otros elementos presentes, tamao celular; forma, nmero y posicin del ncleo, algunas caractersticas del citoplasma, cantidad de estructuras observadas, entre otras. Adems, debe incluir el material utilizado (clulas, rgano o tejido del que se obtuvo la preparacin), la tcnica histolgica y la tincin usada para elaborar la preparacin (fresca o permanente) y el aumento con el cual observ y dibuj la muestra.

Aumento: la amplificacin del objeto observado y depende del ocular y del objetivo. Aumento = aumento del objetivo x aumento del ocular

Existen dos tipos de preparaciones que se pueden observar al microscopio ptico, las permanentes y las temporales o frescas. Ambas muestras deben ser lo ms delgadas posibles para permitir el paso de la luz a travs de ellas y as lograr una buena observacin.

Preparaciones permanentes: Son aquellas que se someten a un proceso largo de preparacin, el cual les permitir mantenerse en buenas condiciones por periodos largos de tiempo. La preparacin de estas muestras incluye: fijacin del material, deshidratacin, inclusin en parafina, cortes finos de la muestra (micrtomo), colocacin de estas capas finas en un portaobjeto, disolucin en parafina, tincin de la muestra y colocacin del cubreobjeto para proteger la preparacin.


Preparaciones temporales (frescas): Son cortes frescos del material, los cuales se realizan en el momento de la observacin. Una vez realizado los cortes, se coloca en un portaobjeto con o sin gota de agua, despus se cubre con un cubreobjeto. Si desea observar diferentes estructuras celulares, debe utilizar colorantes, con el fin de teir el preparado. Luego observe al microscopio.

La discusin consiste en dar una explicacin a los resultados obtenidos, sean estos los esperados o no. Es fundamental utilizar bibliografa para encontrar una explicacin lgica a los resultados observados. Por lo cual, deber traer por lo menos un libro a cada paso prctico.

4.- Conclusiones (1 punto) A continuacin de la discusin, se agrega una seccin de conclusiones que se obtuvieron tras la realizacin y anlisis de cada actividad experimental durante el prctico de laboratorio.

5.- Cuestionario (1,5 puntos) El cuestionario de cada laboratorio consta de 3 preguntas de desarrollo. Para su resolucin deber utilizar libros o papers, que se incluirn en las referencias bibliogrficas. No olvidar que debe entregarse al inicio de cada paso prctico.

6.- Referencias (0,5 puntos) Se deben incluir por lo menos dos referencias para la elaboracin de los informes. No se incluyen pginas web como referencias (principalmente, Wikipedia), slo se incluyen libros y papers. La redaccin de las referencias bibliogrficas debe seguir un orden preestablecido: Autor, ao, ttulo, edicin, revista o editorial y pginas. Se recomiendan los libros:

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. (2002). Biologa Molecular de la clula. 4 edicin. Ediciones Omega. Pgs. 234-237; 455-459. Lehninger, A., Nelson, D. y Cox, M. (2006). Principios de Bioqumica. 4edicin. Ediciones Omega. Pgs. 234-237; 455-459.


DESCUENTO POR ERRORES ORTOGRFICOS

Se revisar la ortografa en cada informe y se descontar segn el nmero de faltas totales, como indica el cuadro a continuacin:

Nmero de faltas Entre 1-5 Entre 6-10 Entre 11-15 Entre 16-20 Entre 21-25 Entre 26-30 Ms de 30

Descuento en la nota final del informe 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 1,0

Hay una fuerza motriz ms poderosa que el vapor, la electricidad y la energa atmica: la voluntad.Albert Einstein


Laboratorio N 1: Microscopa y niveles de organizacin celular

I.- Introduccin Todos los seres vivientes estn constituidos por clulas. En algunos casos, una sola clula conforma un organismo completo (unicelulares), en otros, muchas clulas se han organizado para constituir un organismo (pluricelulares).

Esta

organizacin

cada

vez

ms

compleja

implica

integracin, cooperacin y mayor eficacia en el uso de la energa. Es as que la especializacin celular permite un trabajo continuo para realizar numerosas funciones. Sin embargo, el costo de esta amplia diversidad celular se traduce en la necesidad de un aporte constante de energa, que sea capaz de mantener y aumentar su grado de organizacin.

Dicha complejidad y diversidad, tambin, afecta a las molculas que componen los seres vivos, y a cmo se organizan stas en asociaciones macromoleculares, que permiten la formacin de distintas estructuras. As, podemos observar diversos grados de complejidad estructural que se denominan niveles de organizacin (Ver imagen).Niveles de organizacin de la materia

Los niveles de organizacin de materia nos muestran que est organizada en siete grados o niveles de complejidad: Nivel subatmico: lo integran las partculas ms pequeas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones. Nivel atmico: lo componen los tomos, que son la parte ms pequea de un elemento qumico que puede intervenir en una reaccin.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

Nivel molecular: est formado por las molculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unin, mediante enlaces qumicos, de dos o ms tomos. Nivel celular: comprende las clulas, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma. Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que estn constituidos por ms de una clula. Nivel de poblacin: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados.

As por ejemplo, existen mltiples formas y tamaos celulares, como tambin, diferentes niveles de organizacin:

a) Procariontes. Presentan una organizacin estructural simple, sin compartimentos intracelulares. Son organismos unicelulares, donde el DNA se encuentra disperso en el citoplasma ocupando una posicin ms o menos central. b) Eucariontes. Presentan una mayor complejidad y compartimentalizaciones intracelulares: han desarrollado una multiplicidad de estructuras membranosas adaptadas para realizar funciones especficas denominadas organelos. As mismo, pueden estar organizados de manera unicelular, como algas y protozoos, o pluricelular como animales. El material gentico se encuentra en un compartimiento denominado ncleo.

El microscopio El microscopio es sin duda el elemento ms importante para el estudio de la morfologa celular, ya que el sentido de la vista del ser humano no es capaz de distinguir estructuras que midan menos de una dcima de milmetro. El tipo de microscopio ms utilizado es el microscopio ptico, que utiliza la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto observado.


Microscopio ptico El microscopio ptico consiste en dos sistemas de lentes. El lente objetivo est compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada e invertida del objeto observado. Al observar a travs del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real.

El aumento total del microscopio depende de las distancias focales existentes entre los dos sistemas de lentes (ocular y objetivo).

Las lentes estn dispuestas de forma que el objetivo se encuentre en el punto focal del ocular; y pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Algunos microscopios pticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces, lo que resulta de gran utilidad considerando, por ejemplo, que una clula animal tpica mide entre 10 y 20 dimetro. m de

En la mayora de los casos, las clulas no slo son diminutas sino tambin transparentes. Debido a esto, los principales descubrimientos sobre la estructura interna de las clulas dependieron del hallazgo, a fines del siglo XIX, de diversas tcnicas de preparacin de los materiales -mediante fijacin, corte y tincin- que proporcionaron el contraste suficiente para hacerlas visibles. Adems, al llegar a un mayor grado de perfeccin del microscopio, se pudo obtener aumentos hasta 1500 veces.

Al respecto, la tincin ha permitido mejorar la observacin de las diferentes estructuras celulares al contrastar selectivamente molculas. Existen diferentes colorantes, los cuales seEl usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

utilizan de acuerdo a la afinidad qumica de stos con los diferentes componentes celulares. Un ejemplo es el azul de metileno, un colorante catinico (molcula cargada +) que se combina con molculas cargadas negativamente, como el ncleo y pared celular. Partes del microscopio ptico El microscopio ptico est formado por dos sistemas: I) El sistema mecnico es el que le da soporte y estructura al microscopio. Los elementos bsicos que lo componen son el pie, que soporta el microscopio, la columna, donde se apoyan las piezas restantes, el tubo, que es el elemento de unin entre el ocular y el revlver (pieza giratoria que contiene los objetivos), la platina, sobre la que se apoya la preparacin a observar, y los tornillos micromtrico y macromtrico que se utilizan para enfocar la preparacin; el macromtrico se usa para los ajustes gruesos y el micromtrico para el ajuste fino o de precisin. II) El sistema ptico, que permite la formacin de la imagen, est formado por: a.- Dos sistemas de lentes que amplificar la imagen del objeto: - Lentes objetivos. Los lentes de 4X, 10X y 40X reciben el nombre de objetivos secos y el de 100X, objetivo de inmersin, debido que en los primeros no se utiliza un medio entre la muestra y el lente, solo hay aire, pero, en 100X se coloca aceite de inmersin. Cada uno proyecta una imagen ampliada del objeto observado en direccin al ocular, en distintos aumentos. - Lentes oculares, se encuentran en la parte superior del tubo, por lo general tienen un aumento de 8X, 10X 12X.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

Partes del microscopio ptico

b.- Condensador, que concentrar la luz sobre la preparacin y permitir regular su intensidad. c.- Diafragma o iris; que permite regular la cantidad de luz que sale de ste. d.- Anillo porta filtro, que permite adicionar un filtro de color al condensador para destacar estructuras de inters en la preparacin. Tipos de microscopios Microscopio Electrnico. A principios de los aos 1940 se desarroll el microscopio electrnico, mucho ms poderoso que el ptico. Este instrumento, permite aumentos cercanos a 1.000.000 X (mil veces el aumento del microscopio de luz), logrando visualizar tomos y molculas. Este microscopio utiliza electrones con una longitud de onda de fracciones de nanmetros. A diferencia del anterior, el microscopio electrnico de barrido no posee lentes, salvo condensadores. Estos producen un haz muy fino de electrones que choca en la superficie de la muestra y se desprenden nubes de electrones secundarios. Estos, son reconocidos por un detector que asociado a un sistema generador de imgenes nos da una imagen de la superficie de la muestra.

Microscopio de contraste de fases: En este caso la luz es retardada en ciertas zonas del condensador y acelerada para compensar en las zonas correspondientes del objetivo, por lo tanto si no hay preparacin el resultado es compensado. Al haber preparacin, la luz se desva ms o menos de acuerdo a la refraccin. La luz retardada por el condensador en estas condiciones no pasa por la parte aceleradora del objetivo y el retardo de ella se hace evidente al observador. Adems los diferentes ndices de refraccin de las distintas fases de la muestra producirn diferentes desviaciones. El resultado es que la luz proveniente de la zona lmite entre dos fases llega al observador con diferentes grados de retardo, produciendo zonas oscuras donde hay cambio de fases.


Microscopio de Fluorescencia: Un objetivo fluorescente es aquel que al recibir la luz de onda corta, la absorbe y emite luz de onda ms larga. La mayora de los especmenes biolgicos no son fluorescentes pero puede aadirse a la preparacin un marcador fluorescente. El

microscopio de fluorescencia requiere dos filtros: uno que deje pasar la luz de onda corta, pero no la de onda larga, para iluminar el objeto o el marcador, y el otro que bloquea el paso de la luz de onda corta, usada para iluminar y deja pasar la luz de onda larga, emitida por el objeto.

I. Aprendizajes esperados - Conocer las partes del microscopio ptico compuesto y sus funciones. - Aprender a realizar una preparacin fresca. - Aprender a realizar una observacin utilizando el microscopio ptico compuesto. - Conocer diferencias entre clulas procariontes y eucariontes. - Conocer los niveles de organizacin celular de la materia.

III. Actividades prcticas

1. Microscopa: Muestra de Letras

Observe y dibuje preparaciones que contienen letras impresas a distintos aumentos del lente objetivo (4X y 10X). Anote sus observaciones.

2. Microscopa: Epidermis de hoja de lirio con/sin tincin

Utilizando una hoja de bistur y pinzas, extraiga un trozo pequeo de la epidermis de la hoja de lirio (u otra planta similar), sin arrancar parte del parnquima (tejido de color verde). Coloque el trozo de epidermis en un portaobjetos, aada 2-3 gotas de agua destilada y cubra la preparacin con un cubreobjetos limpio. Observe y dibuje la preparacin utilizando un aumento objetivo de 40X.


Realice el procedimiento anterior y aada 2 gotas de azul de metileno a una muestra nueva de epidermis, en el portaobjeto. Deje actuar el colorante durante 2 minutos, lave con agua destilada si es necesario (tenga precaucin de no perder la muestra) y cubra con un cubreobjetos limpio. Observe y dibuje la preparacin utilizando un aumento objetivo de 40X.

Anote sus observaciones y compare las dos preparaciones de epidermis de hoja de lirio realizadas.

3. Microscopa: Clulas descamativas de mucosa bucal

Raspar suavemente con un moldadientes o una trula la cara interna de su mejilla. Luego, coloque una gota de agua destilada sobre un portaobjeto, deposite el producto obtenido, extendindolo con precaucin. Agregue 2 gotas de azul de metileno y djelo actuar por 2 o 3 minutos. Coloque un cubreobjeto limpio dejndolo caer suavemente sobre la muestra del portaobjeto (de esta manera evitar que queden burbujas de aire entre el porta y el cubreobjetos). Observe y dibuje la preparacin utilizando un aumento objetivo de 40X. Anote sus observaciones.

4. Microscopa: Bacterias

Observe y dibuje preparaciones de bacterias Gram positivas y Gram negativas con un aumento objetivo de 100X (no olvide colocar aceite de inmersin entre la muestra y el lente objetivo). Anote sus observaciones.

5. Microscopa: Muestra de Paramecium (organismos unicelulares)

Coloque una gota de muestra de organismos unicelulares en un portaobjetos (facilitada por el profesor), utilizando una pipeta Pasteur, y cbralo con un cubreobjetos limpio. Observe la preparacin realizada al microscopio ptico, con un aumento objetivo de 40X. Anote sus observaciones.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

IV. Cuestionario

1. Clasifique las siguientes estructuras celulares segn pertenezcan a clulas eucariotas o procariotas. Si el organelo o estructura corresponde a clulas eucariotas, seale si se ubican en clulas eucariotas animales o vegetales.

Tipo celular Organelo y estructura 1. Ncleo 2. Nuclolo 3. Lisosomas 4. Complejo de Golgi 5. Ribosomas 6. Centrosoma con Centrolos 7. Cilios y flagelos 8. Pared Celular 9. Vacuola contrctil 10. Vacuola Digestiva 11. Vacuola central 12. Membrana plasmtica 13. Retculo endoplsmico rugoso 14. Retculo endoplsmico liso 15. Mitocondria 16. Cloroplasto 17. Peroxisomas 18. Citoesqueleto Eucariota o Procariota

Clula eucariota Animal o Vegetal

2. Defina y describa, brevemente, los niveles de organizacin de la materia.


3. Defina, en forma clara y precisa, los siguientes conceptos y explique la relacin que se establece en las parejas de conceptos.

a) Poder de resolucin y longitud de onda. b) Aceite de inmersin e ndice de refraccin


Laboratorio N 2 " Reconocimiento de molculas orgnicas"

I. Introduccin La estructura de todas las clulas se basa en la organizacin de numerosas molculas. Entre un 75 a 85% de la composicin celular es agua, entre el 2 y 3% sales inorgnicas y el resto corresponde a compuestos orgnicos que derivan del tomo de carbono, es decir, biomolculas o molculas orgnicas.

Muchas molculas biolgicas estn constituidas por gran cantidad de tomos y se denominan macromolculas, por su elevada masa. De stas, la mayor parte son polmeros, es decir, compuestos orgnicos que resultan de la unin de molculas ms pequeas del un mismo tipo o de tipos distintos, llamadas monmeros.

Los monmeros, unidades estructurales de las macromolculas, se unen unos entre s mediante enlaces covalentes y se repiten centenares e incluso millones de veces. Tanto en los polmeros naturales como en los artificiales, la unin entre los monmeros puede ser en una sola direccin, dando lugar a los polmeros lineales, o en ms de una direccin, obtenindose los polmeros reticulares tridimensionales.

Los tipos principales de macromolculas en la clula son las protenas, formadas por cadenas lineales de aminocidos, los cidos nucleicos, cuyas unidades estructurales son los nucletidos, los polisacridos, formados por unidades de azcares y los lpidos.

PROTENAS. Constituyen los elementos estructurales de mayor importancia en los tejidos animales, y tambin se encuentran en gran cantidad en los vegetales. Estn constituidas por aminocidos, cuyo enlace bsico se denomina enlace peptdico. Cuando estas cadenas polipeptdicas son relativamente cortas dan origen a los polipptidos, en cambio, los polipptidos de elevado peso molecular se denominan protenas.


Las propiedades biolgicas de las protenas, as como muchas de sus propiedades fsicas y qumicas dependen de la integridad de sus estructuras. Cuando estas estructuras se alteran, aunque no haya ruptura de los enlaces peptdicos (estructura primaria), la protena pierde sus propiedades funcionales, fsicas y qumicas que la caracterizan. Este proceso se denomina desnaturalizacin, y corresponde bsicamente, a la perdida parcial o total de su estructura terciaria. Los agentes desnaturalizantes como los cidos fuertes (clorhdrico, tricloroactico, perclrico), lcalis fuertes (hidrxido de sodio, hidrxido de potasio), el calor mantenido sobre 50 C y una serie de agentes qumicos ms especficos (urea, mercaptoetanol) alteran las estructuras secundaria y terciaria de las protenas. La protena desnaturalizada presenta una solubilidad disminuida y habitualmente da origen a un precipitado, el cual, puede aparecer como una simple floculacin o enturbiamiento o bien como un precipitado franco, produciendo un gran sedimento en el fondo del tubo de ensayo.

La hidrlisis total de una protena simple generalmente produce 10 a 20 aminocidos distintos y su peso molecular vara des algunos miles hasta varios millones. Debido a su elevado peso molecular no forman soluciones verdaderas, sino que producen soluciones coloidales o simples suspensiones en solventes acuosos. La reaccin de Biuret es un mtodo colorimtrico que se produce por presencia de pptidos y protenas, pero, no por aminocidos libres, ya que la reaccin se debe a la presencia del enlace peptdico (- CO- NH -), el cual no esta presente en soluciones de aminocidos libres. Fundamento. Cuando una protena se pone en contacto con un lcali concentrado (KOH), se forma una sustancia compleja denominada Biuret, que en contacto con una solucin de sulfato cprico diluida, da una coloracin violeta

caracterstica.


AZCARES. Los carbohidratos o azcares son compuestos solubles en agua, que participan tanto en el metabolismo energtico como en la estructura de clulas y rganos. Los polisacridos son grandes polmeros de carbohidratos constituidos por unidades llamadas monosacridos, que son las unidades de azcar ms simples. Los oligosacridos son compuestos formados por unos pocos residuos de monosacridos que pueden estar unidos a protenas. Los oligosacridos juegan un papel fundamental en lo que se refiere al funcionamiento y estructura celular.

El almidn es un polmero de D-glucosa que se forma en las plantas, es decir, su estructura consiste en repeticiones del monmero. Este carbohidrato complejo se encuentra en muchas plantas y productos derivados de plantas, como la harina. La glucosa y la sacarosa son carbohidratos simples.

Reaccin del Lugol. Este mtodo se usa para identificar polisacridos. El almidn en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol (disolucin de yodo y yoduro potsico) toma un color azul-violeta caracterstico.

Fundamento: La coloracin producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molcula de almidn. No es por tanto, una verdadera reaccin qumica, sino que se forma un compuesto de inclusin que modifica las propiedades fsicas de esta molcula, apareciendo la coloracin azul violeta.

Fermentacin alcohlica: Las levaduras son organismos anaerbicos facultativos, por lo que pueden vivir en presencia y en ausencia de oxgeno. Al igual que todos los seres vivos, la glucosa es transformada en cido pirvico, siguiendo la secuencia de reacciones de la gliclisis (proceso anaerbico). Cuando hay oxgeno, el cido pirvico es utilizado para la respiracin celular, es decir, para oxidar la glucosa completamente y as obtener ATP. Pero, en condiciones de anaerobiosis, las cepas de Sacharomyces cerevisae (levaduras de la panificacin), y otras especies de levaduras, son capaces de continuar la degradacin del cido pirvico hasta etanol.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

Fundamento: Durante el proceso de fermentacin, las levaduras transforman el pirvico (una molcula de tres carbonos) a etanol (una molcula de dos carbonos). En este paso, se utiliza poder reductor (NADH) y se libera una molcula de CO2 gaseoso, que se observa como burbujas.

LIPIDOS: Son biomolculas orgnicas formadas bsicamente por carbono e hidrgeno y generalmente, pocos grupos funcionales que contienen oxgeno. Adems, pueden contener tambin fsforo, nitrgeno y azufre. Es un grupo de sustancias muy heterogneas que se definen no por su estructura, sino porque tienen en comn dos caractersticas: 1. Son insolubles en solventes polares 2. Son solubles en solventes no polares Segn la presencia o ausencia de cidos grasos en su estructura, los lpidos se clasifican en dos grupos:

1. Lpidos saponificables (presencia de cidos grasos) - Simples: acilglicridos, cridos - Complejos: fosfolpidos, glucolpidos 2. Lpidos insaponificables (sin cidos grasos) - Terpenos: esencias vegetales, retinol, carotenoides (xantfila, caroteno, licopeno), vitaminas A, E, K. - Esteroides: colesterol y sus derivados (vitamina D, cidos y sales biliares, hormonas esteroidales

Los cidos grasos (lpidos saponificables) tambin se pueden clasificar segn el grado de saturacin de su cadena hidrocarbonada en:

-

cidos grasos saturados, presentan enlaces simples entre los tomos de carbono.


-

cidos grasos insaturados, presentan uno (monoinsaturados) o ms (poliinsaturados)

enlaces dobles.

Reaccin de saponificacin. Es una reaccin tpica de los cidos grasos, en la cual reaccionan con lcalis. Las grasas reaccionan en caliente con el hidrxido sdico o potsico descomponindose en los dos elementos que la forman: glicerina y los cidos grasos. stos se combinan con los iones sodio o potasio del hidrxido para dar lugar a una sal de cido graso, que se denomina jabn. Las molculas de jabn presentan simultneamente una zona lipfila o hidrfoba, que rehuye el contacto con el agua, y una zona hidrfila o polar, que se orienta hacia ella, lo que se denomina comportamiento antiptico.

De esta manera, se formarn 3 capas definidas: - Capa inferior, de color claro. Contiene la solucin de sobrante de hidrxido de sodio o potasio junto con la glicerina formada. - Capa intermedia, de aspecto grumoso. Es el jabn formado. - Capa superior, de color amarillo. Corresponde al aceite no utilizado.


Solubilidad: Las grasas son insolubles en agua. Cuando se agitan fuertemente en ella se dividen en pequesimas gotitas formando una "emulsin" de aspecto lechoso, que es transitoria, pues desaparece en reposo por reagrupacin de las gotitas de grasa en una capa que por su menor densidad se sita sobre la de agua. Por el contrario, las grasas son solubles en los disolventes orgnicos como el ter, benceno, xilol, cloroformo.

II. Aprendizajes esperados - Conocer tcnicas cualitativas para reconocer molculas de importancias biolgicas.

III. Actividades prcticas

1. Reconocimiento de molculas orgnicas

a. Reconocimiento de protenas: Albmina (Reaccin de Biuret)

Colocar en tubos de ensayo 2 ml de cada solucin a investigar. Aadir a cada uno 2 ml de reactivo de Biuret y agitar suavemente. En la solucin que contenga albmina debe aparecer una coloracin violeta-roscea caracterstica. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Anote sus observaciones.

b. Reconocimiento de carbohidratos complejos: Almidn (Reaccin de Lugol)

Colocar en tubos de ensayo 2 ml de cada solucin a investigar. Aadir unas gotas de lugol a cada tubo y agitar suavemente. Si la disolucin del tubo de ensayo se torna de color azulvioleta, la reaccin es positiva. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Anote sus observaciones.Nota: la coloracin final obtenida en la muestra positiva depender de la concentracin del lugol, es decir, si el lugol est muy concentrado se obtendr una reaccin positiva muy oscura y si est diluido se obtendr una coloracin azul-violeta.


c. Reconocimiento de carbohidratos simples: Glucosa (Fermentacin alcohlica)

Tomar un tubo de hemlisis y dividirlo en tres partes iguales. Agregar un tercio de volumen de suspensin de levaduras 10%, un tercio de agua y un tercio de la solucin 1. Tapar con un frasco de penicilina, invertir e incubar a 37C durante 15 minutos (ver figura). Realice el mismo procedimiento con las soluciones problema restantes, reemplazando slo la solucin problema. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Anote sus observaciones.

d. Reconocimiento de lpidos (Solubilidad en solventes orgnicos)

Tomar un tubo de ensayo y agregar 2 ml de ter (u otro disolvente orgnico). Aadir 1ml de la solucin problema y agitar enrgicamente. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Repita el procedimiento con las soluciones problemas restantes. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Anote sus observaciones. e. Reconocimiento de cidos grasos (lpidos saponificables: Saponificacin) Colocar en un tubo de ensayo 2 ml de la solucin problema y 2ml de una solucin de hidrxido sdico al 20%. Agitar enrgicamente y colocar el tubo al bao Mara de 20 minutos. Repetir el mismo procedimiento con las soluciones problema restantes. Transcurrido este tiempo, en la solucin que contenga lpidos saponificables se observar la formacin de jabn. Observe y dibuje los resultados obtenidos. Anote sus observaciones.


2. Complete el siguiente cuadro. Una vez reconocidas todas las soluciones problema, complete el siguiente cuadro.Molculas orgnicas Molculas inorgnicas Protena Azcar complejo Albmina Reaccin de Biuret Almidn Azcar simple Glucosa Lpido saponificable Aceite vegetal H2O Destilada

Reaccin de Lugol

Fermentacin alcohlica (15 min) Solubilidad en solventes orgnicos Saponificacin

IV. Cuestionario 1. Clasifique las siguientes molculas y describa, brevemente, su funcin.

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Glucosa __________________________________________________________


_____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Colesterol ____________________________________________

__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ Hemoglobina __________________________________________ __________________________________________


Almidn _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

2. Explique cules son y en qu consisten los diferentes niveles de estructura de protenas.

3. Nombre 3 polisacridos compuestos por polmeros de glucosa. Cmo difieren estas macromolculas entre s?


Laboratorio N 3: "Membrana plasmtica y Mecanismos de transporte - smosis"

I.- Membrana plasmtica

Las clulas estn separadas del medio circundante por una membrana plasmtica, que restringe selectivamente el paso de sustancias entre el espacio intra y extracelular, protegiendo su integridad estructural y fsica. Adems, controla el flujo de informacin (seales qumicas o elctricas) entre las clulas y su entorno, permitiendo que stas reaccionen en respuesta a diversos estmulos. Por otra parte, tambin define su extensin y mantiene las diferencias esenciales entre el contenido molecular de la clula y su entorno.

Todas las membranas biolgicas, incluidas la membrana plasmtica y las membranas internas de la clula, tienen una estructura bsica comn. Consisten en una bicapa continua de fosfolpidos y protenas, de un grosor de entre 7-9 nm. Las membranas celulares son estructuras dinmicas y la mayora de los lpidos y protenas son capaces de moverse en el plano de la membrana. Esta bicapa constituye la estructura bsica de la membrana y acta como barrera selectiva impermeable al paso de la mayora de las molculas hidrosolubles.

El citoplasma de la clula eucaritica se encuentra compartimentalizado por membranas. Este sistema de organizacin proporciona a las clulas un soporte para la localizacin ordenada de numerosos sistemas enzimticos diferentes y, adems, provee compartimientos cerrados (organelos) con propiedades funcionales especficas. Entre los organelos podemos sealar:

Ncleo. Formado por dos unidades de membrana interrumpida ocasionalmente por poros. En la envoltura nuclear se encuentra el material gentico cromosmico de la clula, diferentes protenas y RNA.

Retculo endoplasmtico, constituido por: Retculo endoplasmtico rugoso (RER) que deriva de la membrana externa de la envoltura nuclear. Su cara externa est asociada a ribosomas, que le dan un aspecto rugoso.El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

Retculo endoplasmtico liso (REL) juega un importante papel en la detoxificacin, sntesis de lpidos y esteroides.

Aparato de Golgi: est constituido por una serie de sacos aplanados tambin denominados cisternas. A el llegan la mayor parte de las glicoprotenas de la clula y mediante un mecanismo desconocido, este organelo, decide el destino final de ellas.

Lisosomas: constituido por una sola unidad de membrana, su funcin principal es llevar a cabo la digestin celular, jugando un importante papel en la degradacin de elementos exgenos (fagocitosis) y de elementos endgenos (autofagia).

Mitocondria: es un organelo constituido por dos unidades de membrana. Una externa que da la forma y una interna que se pliega formando las denominadas crestas. La principal funcin de este organelo es la respiracin celular.

Peroxisoma: es un organelo sin forma definida, cuya funcin principal es la detoxificacin de la clula mediante reacciones de xido-reduccin.

II.- Transporte a travs de la membrana

DIFUSIN. Para entender este concepto consideremos los cambios que ocurren cuando un cubo de azcar se coloca en un recipiente con agua caliente. En el instante cero, todas las molculas de azcar se localizan an dentro del slido, ninguna se encuentra en solucin. Despus de determinado tiempo la distribucin de las molculas de azcar cambia hasta llegar a un estado en el cual stas se encontrarn distribuidas uniformemente a lo largo del recipiente, como resultado de la difusin. El movimiento de las molculas desde zonas de mayor concentracin a zonas de menor concentracin implica una modificacin de un estado ms ordenado hacia uno ms desordenado. Por lo tanto, la difusin es un proceso espontneo que se encuentra acompaado por un incremento en la entropa (desorden del sistema).


El tiempo necesario para alcanzar una distribucin uniforme depende de varios factores: la temperatura de la solucin, el tamao de las molculas, la viscosidad del medio. El conocimiento del tiempo que requieren las molculas para difundir dentro de las clulas es importante para los estudios de transporte biolgico. En una bacteria, una molcula del tamao de la sacarosa tarda 10-3 seg. en difundir desde el centro hasta la periferia. Otra del tamao del ATP, 10-2 seg. Las molculas de pequeo tamao migran como si estuvieran en agua mientras que las protenas y las molculas de tamao similar son retrasadas porque chocan con obstculos mayores como los ribosomas y los cidos nucleicos.

En las clulas eucariticas, debido a su tamao, los tiempos de difusin son muy grandes e incompatibles con las reacciones qumicas en las que las distintas sustancias son necesarias. Sin embargo, las subdivisiones en compartimentos limitados por membranas facilita la difusin, porque las molculas migran como si estuvieran en "ros" intracelulares.

Si colocamos agua pura y una solucin en un recipiente, pero separados por una membrana semipermeable, es decir capaz de permitir el paso de las molculas de agua pero no de las molculas de soluto, el agua pura se mover desde su compartimiento hacia el que contiene la solucin. El agua pura del compartimiento que la contiene, posee un nivel energtico, una capacidad para realizar trabajo y un potencial agua superiores al del agua que forma la solucin en el otro compartimiento y por eso tiende a moverse, a fluir a travs de los poros de la membrana, que por su tamao lo permiten. Este caso particular de difusin, en que el flujo neto de agua se produce a travs de una membrana semipermeable, recibe el nombre de smosis y es un fenmeno que se produce corrientemente entre clulas vecinas o entre compartimientos celulares separados por membranas.

La situacin de equilibrio se alcanzar cuando el exceso de presin hidrosttica que representa la diferencia de nivel entre los dos compartimientos sea de un valor tal que lleve el nivel energtico del agua de la solucin -o sea su capacidad de realizar trabajo o su potencial aguaa una magnitud igual a la del agua pura a la misma temperatura.


Si observamos bajo el microscopio clulas vegetales, veremos que si estn inmersas en una solucin hipertnica, las clulas se contraen como consecuencia de la salida de agua. En cambio si la solucin es hipotnica el agua entra a la clula y se manifiesta un exceso de presin que recibe el nombre de presin de turgencia pues la membrana plasmtica presiona contra la pared de la clula. La pared celular constituye una trama molecular con poros y espacios suficientemente grandes como para que el agua o la solucin exterior a la clula se mueva a travs de ella como un flujo masal hasta llegar a la membrana celular. Los cambios visibles de turgencia son una evidencia del pasaje de agua desde y hacia el interior del citoplasma, con la salida de agua de la clula por el proceso de smosis, la vacuola se contrae y con ella el citoplasma, separndose de la pared celular, proceso que se conoce como plasmlisis.

II. Aprendizajes esperados - Comprobar si ocurre la smosis a travs de una membrana semipermeable y determinar la concentracin isotnica de sacarosa en un tejido vegetal. - Observar y comprobar algunos fenmenos de membrana en respuesta a diferentes concentraciones salinas.

III. Actividades

1. Determinar la concentracin isotnica de sacarosa para las clulas de papa

Lave y pele una papa para luego cortarla en rebanadas homogneas (todas deben ser de la misma papa). Colquelas en placas Petri, previamente masadas, y luego mase grupos de 2-4 rebanadas (P inicial). Luego llene cada placa con una solucin de sacarosa de distinta concentracin (0M, 0.1M, 0.3M, 0.5M, 0.7M y 0.9M). Transcurridas aproximadamente 2 horas, elimine el exceso de agua y vuelva a masar las rebanadas de papa (P final).Nota. No olvide rotular cada placa Petri con la concentracin de sacarosa (en la base y en la tapa de la placa).


1.1. Segn los resultados obtenidos, complete el siguiente cuadro:

Concentracin Sacarosa Agua 0.1 M 0.3 M 0.5 M 0.7 M 0.9M

Peso inicial (Pi)

Peso final (Pf)

Cambio de peso (gr) (%)

Nota. Utilice 1 o 2 decimales en sus resultados, no ambos.

1.2. Grafique el Cambio de peso (Pf-Pi)/Pi, en % o gramos) como funcin de la concentracin de sacarosa, utilizando papel milimetrado, y determine cul es la concentracin isotnica de sacarosa para las clulas de papa. Anote sus observaciones y analice los resultados obtenidos, en la discusin.

2. smosis en sistema viviente

2.1. smosis en clulas sanguneas

Tome 3 portaobjetos, enumrelos y coloque las soluciones que se indican a continuacin. Posteriormente, realice rpidamente un frotis en cada portaobjetos. Portaobjetos 1: 1 gota de sangre ms 2 gotas de NaCl 0,9% Portaobjetos 2: 1 gota de sangre ms 2 gotas de NaCl 1,5% Portaobjetos 3: 1 gota de sangre ms 2 gotas de agua destilada.


Cubra las preparaciones con cubreobjetos. Observe al microscopio ptico con un aumento objetivo de 40X y dibuje lo ocurrido. Anote sus observaciones.

2.2. smosis en clulas de catfilo de cebolla

Tome 3 portaobjetos, enumrelos y coloque las soluciones que se indican a continuacin. Portaobjetos 1: un trozo de catafilo de cebolla ms 2 gotas de NaCl 0,9% Portaobjetos 2: un trozo de catafilo de cebolla ms 2 gotas de NaCl 1,5% Portaobjetos 3: un trozo de catafilo de cebolla ms 2 gotas de agua destilada.

Cubra las preparaciones con cubreobjetos. Observe al microscopio ptico con un aumento objetivo de 40X y dibuje lo ocurrido. Anote sus observaciones.

IV. Cuestionario

1. De qu manera difieren las dos caras de la membrana plasmtica? Cul es la importancia funcional de estas diferencias?

2. Qu es un gradiente de concentracin? De qu manera afecta a la difusin un gradiente de concentracin? De qu manera afecta el gradiente de concentracin a la smosis?

3. Por qu la difusin es ms rpida en los gases que en los lpidos? Por qu es ms rpida a temperaturas altas que bajas?


Laboratorio N 4: Bioenerga: Fermentacin Alcohlica

I. Introduccin Muchas reacciones metablicas intracelulares no ocurren espontneamente, requieren una fuente de energa qumica en la forma de ATP (adenosn trifosfato). Esta energa, para la mayora de las clulas, proviene de una serie de reacciones enzimticas que resultan en la descomposicin de compuestos carbonados en dixido de carbono (CO2), agua y energa. Los organismos hetertrofos obtienen energa oxidando molculas orgnicas y acoplando las reacciones de oxidacin a la sntesis de ATP. As, el ATP es entonces usado para realizar reacciones metablicas necesarias para mantener la integridad fsica del organismo y sustentar todas sus funciones.

La principal molcula orgnica generadora de energa es la glucosa. Su oxidacin tiene lugar en 2 pasos principales. El primero es la gluclisis, un proceso anaerobio que ocurre en el citoplasma de organismos anaerobios y aerobios; siendo el producto final el cido pirvico. Cuando hay O2 disponible, el segundo paso en la oxidacin de la glucosa es la respiracin celular aerbica, la cual consta del Ciclo de Krebs y el transporte de electrones. Estas reacciones tienen lugar en la mitocondria y aumentan sustancialmente la energa obtenida por la oxidacin de la glucosa. La respiracin aerbica de 1 molcula de glucosa puede dar una produccin neta de 38 molculas de ATP.

En algunos organismos anaerobios, el cido pirvico es metabolizado por una segunda serie de reacciones llamada fermentacin alcohlica, un proceso anaerbico que produce alcohol y CO2. Las levaduras son organismos unicelulares relacionados a los hongos y mohos. Son llamadas hetertrofas porque no desarrollan fotosntesis, sino que obtienen su alimento de fuentes externas; tambin, se clasifican como anaerbicas facultativas, es decir, pueden vivir en


ambientes aerbico o anaerbico. Bajo condiciones anaerobias, las levaduras desarrollan la fermentacin alcohlica para producir etanol y CO2, a partir de cido pirvico.

Durante este proceso de fermentacin alcohlica se produce muy poca energa neta es -slo 2 molculas de ATP por cada molcula de glucosa metabolizada- pero esto es suficiente para sustentar la existencia de las clulas de levadura. En presencia de oxgeno, la gluclisis contina con el Ciclo Krebs.

Las levaduras son hongos eucariticos comercialmente muy importantes. Ellas son necesarias para la produccin de cerveza, vino, pan y productos qumicos industriales. En este experimento se estudiar la produccin de CO2 durante la fermentacin de varios carbohidratos por clulas de levadura.

Otro tipo de fermentacin es la fermentacin lctica que es producida por bacterias lcticas, algunos protozoos y tejidos animales. En estas condiciones anaerobias, el cido pirvico, proveniente de la gluclisis de la glucosa, se transforma en cido lctico. En clulas musculares, cuando el suministro de O2 disponible se agota, como en ejercicios extenuantes, se produce gran cantidad de cido lctico, el cual es responsable de la fatiga muscular.


II. Aprendizajes esperados - Describir la estructura de una clula de levadura indicando la localizacin de las reacciones metablicas involucradas en la gliclisis y fermentacin. - Diferenciar la obtencin de energa celular en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis. - Definir y comprender la fermentacin alcohlica, conociendo los sustratos de inicio y los productos finales de esta reaccin qumica. - Comprender el proceso de fermentacin alcohlica en clulas de levadura, midiendo la produccin de CO2. - Demostrar indirectamente la produccin de CO2 durante la fermentacin alcohlica.

III. Actividades

1. Fermentacin alcohlica en levadura

Realizar y describir la fermentacin alcohlica en distintas soluciones: sacarosa, glucosa, almidn y agua. Para ello debe preparar y rotular 3 tubos de ensayo del siguiente modo:

Tubo 1 = 1 ml de glucosa (2% p/v)+ 1 ml de suspensin de levadura. Tubo 2 = 1 ml de sacarosa (2% p/v)+ 1 ml de suspensin de levadura. Tubo 3 = 1 ml de almidn (2% p/v)+ 1 ml de suspensin de levadura. Tubo 4 = 1 ml de agua + 1 ml de suspensin de levadura.

A continuacin, rotular 4 pipetas graduadas y tomar las soluciones correspondientes a cada tubo de ensayo. Seque el extremo de las pipetas que tuvieron contacto con la solucin y sllelo con parafilm. Coloque el sistema invertido en un tubo de ensayo limpio.

Finalmente, debe registrar la disminucin del volumen de la solucin y el nivel de gas producido por fermentacin alcohlica, cada 5 minutos durante 15 minutos, en la siguiente tabla.


Tabla 1. Nivel de gas producido por el proceso de fermentacin alcohlica

Pipeta 1 Tiempo Almidn + Levadura 0 min 5 min 10 min 15 min

Pipeta 2 Sacarosa + Levadura

Pipeta 3 Glucosa + Levadura

Pipeta 4 Agua + Levadura

Nota. Al agotarse alguno de los sustratos utilizados se finaliza el registro de todas las muestras. Coloque las pipetas graduadas en una gradilla y registre los niveles cada 5 minutos, no las coloque en el bao termorregulador.

2. Determinacin indirecta de la produccin de CO2 por fermentacin alcohlica. Bajo condiciones anaerbicas, las levaduras degradan azcares, desprendiendo dixido de carbono. La fermentacin alcohlica en un cultivo de levaduras se puede probar midiendo el pH de una solucin indicadora de pH como azul de bromotimol, por formacin de cido carbnico. Este mtodo colorimtrico de medicin del pH cubre rangos de 6.0 a 7.6, donde el color de la solucin moderadamente cida ser amarillo, en una solucin neutra ser verde y en una alcalina ser azul.

Para iniciar el experimento, primero determine y anote el pH de la solucin de azul de bromotimol empleando una tira indicadora de pH (pH inicial).


2.1. Luego, tome 2 tubos de ensayo, en el tubo 1 coloque 2 ml de sacarosa al 2% y 2 ml de cultivo de levaduras al 10% (sistema de anaerobiosis 1). En el tubo 2 coloque azul de bromotimol. Conecte ambos tubos con una pequea manguera de anaerobiosis (Ver esquema). Si el CO2 pasa a la solucin del tubo 2, sta cambiar de color al disminuir el pH, debido a la generacin de dixido de carbono. Al finalizar el experimento, determine y anote el pH final del azul de bromotimol, con una tira indicadora de pH.

2.2. Realice el mismo experimento, pero, utilizando glucosa al 2% (sistema de

anaerobiosis 2), en lugar de la solucin de sacarosa al 2%. Anote el pH inicial y final en cada caso y describa los resultados obtenidos.

Nota. La manguera de anaerobiosis debe quedar sumergida en la solucin indicadora de pH (azul de bromotimol) y el tubo cerrado hermticamente para permitir la solubilizacin del gas (CO2) en el lquido.

3. Microscopa: Gemacin en clulas de Levadura

Usando una pipeta Pasteur, deposite 1 gota de cultivo de levaduras y una gota de glucosa en un portaobjetos. Luego, agregue 1-2 gotas del colorante rojo neutro y coloque un cubreobjetos. Bajo condiciones ptimas, las levaduras se multiplican por gemacin, proceso que ocurre en el citoplasma que genera el desprendimiento de una nueva clula. Busque en la preparacin clulas de levadura con yemas. Observe y dibuje la preparacin con un aumento objetivo de 40X.


IV.- Cuestionario

1. En relacin a la cadena transportadora de electrones, en las mitocondrias, cul sera el efecto en la produccin de ATP si se agregara una sustancia que provocara que la membrana mitocondrial pierda indiscriminadamente protones?

2. Por qu es peligroso entrar en una bodega poco ventilada cuando se est produciendo la fermentacin del mosto? Razone la respuesta.

3. En este momento, al menos tres tipos de conversiones energticas estn ocurriendo en su organismo. Mencione cules son.


Laboratorio N 5: "Bioenerga 2: Fotosntesis

I. Introduccin El trmino fotosntesis literalmente significa sntesis usando luz, es decir, los organismos fotosintticos usan energa solar para sintetizar compuestos orgnicos, que no pueden ser sintetizados sin este aporte de energa. La energa almacenada en estas molculas puede ser usada ms tarde en procesos celulares de la planta y puede servir como fuente de energa para otras formas de vida. As la fotosntesis representa el primer eslabn de la trama trfica en la Tierra, por proveer la energa necesaria para todos los procesos vitales en los seres auttrofos y hetertrofos.

En plantas superiores, el tejido ms activo en la fotosntesis es el mesfilo de las hojas, aunque otras partes verdes de la planta, como tallos, pecolos y epidermis de frutos, tambin realizan fotosntesis pero en menor proporcin. Por ello, el mesfilo posee un gran nmero de cloroplastos, los cuales contienen los pigmentos especializados en la absorcin de luz.

En la fotosntesis, la energa solar es usada por la planta para la oxidacin de la molcula de agua, con su consecuente liberacin de O2 y reduccin de CO2 en compuestos orgnicos, azcares en forma primaria. La compleja serie de reacciones que culminan en la reduccin de CO2, incluye reacciones en una fase lumnica (dependientes de la luz) y otras que fijan carbono en una fase oscura (independiente de la luz).

Los productos finales de las reacciones lumnicas, ocurridas en las membranas internas de los tilacoides, son un compuesto dador de energa, el ATP, y un compuesto reductor, el NADPH, usados ambos en la sntesis de azcares. La segunda fase sinttica, llamada fase oscura, tiene lugar en el estroma del cloroplasto, que es la regin acuosa que rodea los tilacoides.

El proceso fotosinttico consiste en impulsar energa solar mediante una corriente de electrones desde el H2O y a travs de una serie de transportadores de creciente actividadEl usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

reductora, hasta un aceptor cuyo potencial lo capacite para cederlos a la molcula de CO2 que de esta manera se reduce. Durante el proceso tambin se captura energa radiante que se transforma en energa qumica en forma de ATP.

La energa del sol capturada en forma de ATP y NADPH es utilizada para la fijacin de CO2, como carbohidratos ricos en energa. El carbohidrato es empaquetado como sacarosa para ser transportado desde las hojas hasta las partes no-fotosintetizadoras de la planta, tales como races y frutos. Para almacenamientos a largo plazo es sintetizado el almidn. La ecuacin general que resume el proceso de fotosntesis es la siguiente:

II. Aprendizajes esperados - Definir y comprender el proceso de fotosntesis, sealar los componentes requeridos y sus productos finales. - Comprender el concepto de tasa fotosinttica en plantas de Elodea observando la produccin de O2. - Purificar y separar los pigmentos fotosintticos.

III. Actividades

1. Purificacin de pigmentos fotosintticos

Hervir trozos de hojas de acelga (quitando las nerviaciones ms gruesas) durante 3-5 minutos. Luego colocar en un mortero las hojas (con precaucin) y aadir metanol para extraer los pigmentos fotosintticos. A continuacin, debe triturarlas hasta que la solucin de solventes orgnicos adquiera tinte verdoso. Luego se filtra el lquido obtenido y se deposita en un recipiente. Recortar tiras rectangulares de papel filtro y depositar en un extremo varias gotas del extracto de acelga en un mismo punto espaciadas en el tiempo con el fin de que vaya secndose elEl usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

metanol y aumente la cantidad de pigmentos. Luego el papel filtro de deposita en un vaso precipitado que contenga metanol absoluto. Luego de 30 minutos, observar y analizar las distintas bandas de colores que aparecern en el papel filtro (ver Tabla).

Pigmento Clorofila A Clorofila B Carotenos Xantfilas

Color Verde azulado Verde amarillento Anaranjado Amarillo

2. Simulacin del proceso fotosinttico en plantas acuticas, Elodea

Coloque una planta de Elodea en un tubo de ensayo, agrguele agua destilada y pngalos dentro de un vaso precipitado con agua destilada, como se muestra en la figura. Debe construir 2 montajes iguales al

esquema. Uno de ellos deber acercarlo a una lmpara encendida. El segundo montaje se mantendr en ausencia de luz. Observe los cambios producidos luego de 60 minutos de iniciados los experimentos. Marque en ambos sistemas el nivel inicial y final del agua en el tubo de ensayo.

Anote las observaciones obtenidas en cada sistema. Analice y compare sus resultados.

3.- Observar cloroplastos y movimiento de ciclosis en hojas de Elodea

Coloque una hoja de Elodea, que ha sido previamente expuesta a la luz, en un portaobjetos (sin agregar agua). Luego coloque un cubreobjetos y observe al microscopio ptico para


distinguir cloroplastos y el fenmeno de ciclosis. Presione suavemente la preparacin. Dibuje la preparacin con un aumento objetivo de 40X y anote sus observaciones.

4.- Observar estomas en hojas de acelga o espinaca y tallo de lirio

Realice un corte delgado sobre la superficie de una hoja de acelga o espinaca y llvelo sobre un portaobjetos, coloque 2-3 gotas de azul de metileno, espere 2 minutos y coloque un cubreobjetos. Presione suavemente la preparacin. Observe al microscopio utilizando un aumento objetivo de 40X y dibuje. Anote sus observaciones y cuente el nmero de estomas que encuentra en el campo observado. Realice el mismo procedimiento utilizando el tallo de lirio. Anote sus observaciones y cuente el nmero de estomas que encuentra en el campo observado. Finalmente, compare ambas preparaciones.

IV. Cuestionario

1. En qu se parecen y en qu difieren la fotofosforilacin y la fosforilacin oxidativa?

2. En relacin con el grfico adjunto que representa la variacin del contenido de oxgeno en un cultivo de algas, explique a qu se debe el aumento y la disminucin del contenido de oxgeno a lo largo del tiempo, se obtendra el mismo grfico si se cultivaran clulas animales?

3. Cuando el fotosistema I produce NADPH, su centro de reaccin (la clorofila P700) pierde electrones. Qu pasara si el fotosistema II no proporcionara nuevos electrones al P700?El usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

Laboratorio N 6: Ciclo celular. Mitosis"

I. Introduccin

En un organismo multicelular, innumerables divisiones de un cigoto unicelular generan un individuo de sorprendente complejidad y organizacin celular. Esta divisin celular no se detiene con la formacin del organismo maduro, sino que contina durante toda la vida. Se estima que en el adulto humano ms de 25 millones de clulas sufren divisin cada segundo.

La vida de una clula se inicia con su formacin a travs de la divisin de una clula madre y termina con la formacin de sus clulas hijas o con su muerte. Las etapas a travs de las cuales pasa la clula desde una divisin celular a la siguiente constituyen el ciclo celular.

El ciclo celular de las clulas somticas se divide en dos grandes perodos: interfase y mitosis, cada uno de los cuales se subdivide en dos etapas.

Interfase. Se encuentra subdividida en 3 etapas:

Perodo G1. Ocurre sntesis de RNA y protenas. Perodo S donde ocurre la duplicacin del ADN. Perodo G2, fase postsinttica que va desde el final de S hasta el comienzo de la mitosis.

Mitosis. Es la divisin nuclear asociada con la divisin de las clulas somticas. Cada mitosis nica est asociada con una nica divisin celular que produce dos clulas hijas gentica y cromosmicamente idnticas. El ciclo puede ser dividido en varios perodos: M, S, G1, G2 y G0.

Mitosis (M), es generalmente el perodo ms corto del ciclo, que ocupa aproximadamente entre el 5 a 10 % del tiempo total de ciclo. La sntesis del DNA ocurre en S. G1 y G2 son perodos intermedios entre S y M. Juntos G1, S y G2 constituyen la interfase, el perodo entreEl usuario slo podr utilizar la informacin entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, tiene prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la informacin para fines NO acadmicos. La Universidad conservar en el ms amplio sentido la propiedad de la informacin contenida. Cualquier reproduccin de parte o totalidad de la informacin, por cualquier medio, existir la obligacin de citar que su fuente es "Universidad Santo Toms" con indicacin La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos trminos y condiciones de la informacin en cualquier momento.

dos mitosis consecutivas. Los cromosomas no son observables en la interfase. La etapa G0 se produce cuando la clula se encuentra en un estado de reposo o detencin del crecimiento.

La ganancia neta de la Mitosis involucra la generacin de una copia de cada cromosoma presente en el ncleo, para luego dividirse y dar origen a dos cromosomas hijos, cada uno destinado a diferentes ncleos hijos.

Para su estudio se ha dividido la mitosis en cuatro etapas: i) Profase: Se produce la condensacin de la cromatina, hacindose visibles los cromosomas con una apariencia doble, cada cromosoma est compuesto de dos mitades longitudinales llamadas cromtidas hermanas, que se juntan en la regin denominada centrmero. El nuclolo desaparece, la membrana nuclear se desorganiza y el nucleoplasma y el citoplasma se unen.

i) Metafase: El huso mittico se hace prominente. Este consiste en una serie de fibras microtubulares paralelas. Los cromosomas se mueven al plano ecuatorial de la clula y cada uno queda un

GuÃa Lab BiologÃa Cell [Agosto 2010]

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