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RESPIRACION CELULAR Sofía Rivera González Estudiante de Biología NS – Año 1 Programa de Diploma IB Colegio Mayor de los Andes [email protected]

Este laboratorio determinara si las semillas de lenteja antes de ser germinadas pueden tener respiración celular, o la respiración celular solo se puede dar en las semillas germinadas de lenteja. Esto se lograra por medio de usar los sensores de Vernier de O2 y CO2 en plantas germinadas y no germinadas, para que verifiquen la producción de cada compuesto producida por cada planta. Además, se determinara en qué medida la temperatura puede afectar el factor de producción de O2 y CO2 en cada semilla, por lo tanto, se van a variar las condiciones de cada semilla en cuanto a temperatura: 25 °C y 5°C. Como resultado, las semillas de lentejas en germinación tienen una mayor tasa de respiración celular que las semillas no germinadas. En cuanto a la temperatura, entre menor temperatura, menor respiración celular en ambas semillas. Palabras clave: Respiración celular – Vegetales – Germinación – Semillas – Temperatura – Fotosíntesis. 1. INTRODUCCION: En este experimento se busca observar si las semillas de las plantas pueden experimentar respiración celular antes de la germinación, o si solo pueden experimentar la respiración celular durante y después de la germinación. 2. PREGUNTA DE INVESTIGACION: ¿Las semillas experimentan respiración celular antes de la germinación? 3. OBJETIVOS:  Utilice un sensor de gas O2 para medir las concentraciones de oxígeno gas.  Utilice un sensor de gas CO2 para medir las concentraciones de gas dióxido de carbono.  Estudiar el efecto de la temperatura en la respiración celular.  Determinar si las semillas germinadoras y las semillas no germinantes respiran.  Comparar las tasas de respiración celular en semillas germinantes y no germinantes. 4. COMPROMISO PERSONAL: Este laboratorio trae consigo muchos beneficios, primero puedo entender mejor respiración celular y como trabaja esta en las plantas y animales; segundo, me perímete conocer más de los procesos metabólicos en los seres vivos. 1

5. MARCO TEÓRICO: La respiración celular se refiere al proceso de convertir la energía química de las moléculas orgánicas en una forma inmediatamente utilizable por los organismos. La glucosa puede oxidarse completamente si se dispone de suficiente oxígeno de acuerdo con la siguiente ecuación: C6H12O6 + 6 O2 (g)

6 H2O + 6 CO2 (g) + energía

Para que se realice la respiración celular es fundamental la presencia de oxígeno (respiración aeróbica). Los vegetales lo hacen mediante un aparato denominado estomas, ubicados en las hojas y que será explicado más adelante. La respiración se efectúa durante las 24 horas. La cantidad de oxígeno que los vegetales absorben de la atmósfera a raíz del proceso respiratorio es menor que la que desprenden al efectuar la fotosíntesis, y el dióxido de carbono que desprenden también es menor a la cantidad que absorben. La fotosíntesis por su parte es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica transformada por la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía química estable, siendo el (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada. El ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor complejidad útiles en el metabolismo celular, así los organismos fotosintéticos son capaces de producir sus propios alimentos La respiración celular se lleva a cabo dentro de las mitocondrias, pequeños organelos ubicados en el citoplasma de las células vegetales y animales. Estas estructuras, de forma oblonga y aplastada, procesan el oxígeno y convierten a los carbohidratos, ácidos grasos y proteínas de los alimentos en energía. Respiración aerobia o aeróbica: hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas. Es la forma más extendida de respiración, propia de la mayoría de las bacterias y de los organismos eucariotas. Es por ello que a los seres que requieren de oxígeno se los llama aerobios. Durante la germinación de las semillas, se activan procesos metabólicos que promueven el desarrollo de la planta. En primera instancia la respiración es activada o magnificada cuando la imbibición de la semilla ocurre, provocando un aumento considerable en el consumo de O2. Tres rutas respiratorias: glucólisis, ciclo de las pentosas fosfato y ciclo de Krebs son funcionales en las semillas embebidas. Estas tres rutas producirán una serie de compuestos intermediarios del metabolismo vegetal, así como considerables cantidades de energía y poder reductor.  

http://hnncbiol.blogspot.com.co/2008/01/respiracion-celular-clic-botn-derecho.html http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria20/feria302_01_fotosintesis _respiracion_y_germinacion_en_semillas.pdf

6. VARIABLES:  

DEPENDIENTES Oxigeno (O2)  Dióxido de carbono (CO2). 

INDEPENDIENTES Semillas germinadas y  no germinadas.  La temperatura.

CONTROLADAS Tiempo de medición. Tiempo en que las semillas estuvieron en

2



proceso de germinación. Numero de semillas.

Tabla 1. Variables. 7.

METODO DE CONTROL DE VARIABLES:

DEPENDIENTES El estudiante midió las cantidades de O2 y CO2 que fueron producidas por las semillas germinadas / no germinadas.

INDEPENDIENTES CONTROLADAS El estudiante controlo que El estudiante controlo el semillas debían ser tiempo de los procesos. germinadas y cuales no debían ser germinadas. El estudiantes controlo la temperatura (si era ambiente o 5°C) Tabla 2. Método de control de variables. 8. HIPOTESIS:  Alternativa: Las semillas germinadas si tendrán una respiración celular debido a que tienen una planta, las semillas no germinadas (al no tener planta) no tendrán respiración anaeróbica.  Nula: Sin importar que las semillas sean germinadas o no germinadas, ambas tendrán una respiración celular. 9.            

1) 2)

3) 4)

MATERIALES: Computadora Interfaz de ordenador Vernier Logger Pro Sensor de gas CO2 de Vernier Sensor de gas Vernier O2 BioChamber 250 25 semillas en germinación 25 semillas no germinadas Cámara de respiración de 250 ml Cubos de hielo Termómetro Dos vasos de precipitados de 100 ml

10. CUESTIONES DE SEGURIDAD ÉTICA Y MEDIO AMBIENTALES: Política de experimentación: En este laboratorio, debido a que no se usaron animales, no se rompió ninguna regla de la política de experimentación. Cuidado con el medio ambiente: En este laboratorio los materiales son representan un daño mayor al medio ambiente, pero los estudiantes procuraron malgastar en la menor medida posible el agua y demás elementos biológicos. Bio-seguridad: Este laboratorio no uso elementos que le puedan causar daño al medio ambiente, puesto que las cosas desechables eran orgánicas. Elementos de protección personal: Los estudiantes no corrían un peligro en este laboratorio, pero por precaución se hizo uso de batas y guantes. 3

11. PROCEDIMIENTO: 1) Si su sensor de gas de CO2 tiene un interruptor, póngalo en la configuración de Bajo (0-10,000 ppm). Conecte el sensor de gas CO2 al canal 1 y el sensor de gas O2 al canal 2 de la interfaz del ordenador Vernier. 2) Prepare la computadora para la recolección de datos abriendo el archivo "11D Cell Respiration (CO2 and O2)" de la carpeta Biology with Vernier de Logger Pro. 3) Obtener 25 semillas germinadas y secarlas entre dos trozos de toalla de papel. Utilice el termómetro para medir la temperatura ambiente. Registre la temperatura en la Tabla 1. 4) Coloque las semillas germinadoras en la cámara de respiración. 5) Coloque el sensor de gas O2 en la BioChamber 250 como se muestra en la figura 1. Inserte el sensor de forma cómoda en el ojal. El sensor de gas O2 debe permanecer vertical durante todo el experimento. Coloque el Sensor de Gas CO2 en el cuello de la cámara de respiración como se muestra en la Figura 1. 6) Espere cuatro minutos para que las lecturas se estabilicen y luego comience a recopilar datos haciendo clic en “recolectar”. Recoger datos durante diez minutos y hacer clic “parar”. 7) Cuando haya terminado la recolección de datos, retire los sensores de la cámara de respiración. Colocar las semillas en un vaso de precipitados de 100 ml lleno de agua fría y hielo. 8) Llenar la cámara de respiración con agua y luego vaciarla. Secar completamente el interior de la cámara de respiración con una toalla de papel. 9) Determine la tasa de respiración: a. Haga clic en cualquier parte del gráfico CO2 para seleccionarlo. Haga clic en el botón Ajustar lineal,, para realizar una regresión lineal. Una caja flotante aparecerá con la fórmula para una mejor línea de ajuste. b. Registre la pendiente de la línea, m, como la tasa de respiración para germinar las semillas a temperatura ambiente en la Tabla 2. c. Cierre la caja flotante de regresión lineal. d. Repita los pasos 9a-c para el gráfico de O2. 10) Mueva sus datos a una ejecución almacenada. Para ello, elija Almacenar última ejecución en el menú Experimento. 11) Obtener 25 semillas no germinantes y colocarlas en la cámara de respiración. 12) Repita los pasos 5-10 para las semillas no germinantes. Parte II Semillas germinadoras, temperaturas frescas 13) Retire las semillas del agua fría y séquela entre dos toallas de papel. 14) Repita los pasos 5-9 para recolectar datos con las semillas frías de germinación. 15) Para imprimir un gráfico de concentración vs. Volumen que muestre las tres series de datos: a. Haga clic en cualquier parte del gráfico de CO2. Etiquetar las tres curvas eligiendo Anotaciones de texto en el menú Insertar y escribiendo "Temp. Habitación germinada" (o "Temp ambiente no germinado" o "Germinado en frío") en el cuadro

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de edición. A continuación, arrastre cada cuadro a una posición cerca de su curva respectiva. Ajuste la posición de la flecha. b. Imprima una copia del gráfico, con los tres conjuntos de datos y las líneas de regresión mostradas. Introduzca su (s) nombre (s) y el número de copias del gráfico que desee. c. Haga clic en el gráfico O2 y repita el proceso para imprimir una copia del gráfico O2.

12. DIAGRAMA DEL EXPERIMENTO:

Imagen 1. Diagrama del experimento.

Imagen 2. Diagrama del experimento.

13. RESULTADOS: CONDICION Ambiente

TEMPERATURA (°C) 25

Fría

5

Tabla 3. Resultados temperatura.

Tabla 4. Resultados brutos. 5

14. PROCESAMIENTO DE DATOS: a. GRAFICAS: i. Germinadas ambiente: a. O2:

Grafica 1. Semillas germinadas – temperatura ambiente, PRODUCCION DE O2. b. CO2:

Grafica 2. Semillas germinadas – temperatura ambiente, PRODUCCION DE CO2. 6

ii.

No - germinadas ambiente: a. O2:

Grafica 3. Semillas no germinadas – temperatura ambiente, PRODUCCION DE O2. b. CO2:

Grafica 4. Semillas no germinadas – temperatura ambiente, PRODUCCION DE CO2.

7

iii.

Germinadas frio: a. O2:

Grafica 5. Semillas germinadas – temperatura fría, PRODUCCION DE O2 b. CO2:

Grafica 6. Semillas germinadas – temperatura fría, PRODUCCION DE CO2 8

iv.

No – germinadas frio: a. O2:

Grafica 7. Semillas no germinadas – temperatura fría, PRODUCCION DE O2 b. CO2:

Grafica 8. Semillas no germinadas – temperatura fría, PRODUCCION DE CO2

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b. TABLA DE PENDIENTES: LENTEJAS Germinadas (temperatura ambiente) No germinadas (temperatura ambiente) Germinadas (temperatura fría) No germinadas (temperatura fría) Tabla 5. Pendientes.

TASA DE RESPIRACION O2 (ppt/min) 97,58

TASA DE RESPIRACION CO2 (ppt/min) 15,06

26,46

-3,380

76,41

16,94

83,79

4,023

c. PREGUNTAS: i. ¿Tiene evidencia de que la respiración celular ocurrió en las semillas? Explique. ii. ¿Cuál es el efecto de la germinación sobre la velocidad de la respiración celular en las semillas? iii. ¿Cuál es el efecto de la temperatura sobre la tasa de respiración celular en las semillas? d. RESPUESTAS: i. Sí, hubo respiración celular en las semillas. Esto se evidencia en que hubo una producción de Dióxido de Carbono, molécula que es producto del proceso de respiración. ii. Durante la germinación de las semillas, la respiración celular es aumentada debido a es un proceso metabólico, y estos son aumentados en la germinación de semillas. iii. Entre menor temperatura, la producción de CO2, por ende, la respiración celular incrementaba en una pequeña medida. Al ser la temperatura fría, la respiración celular era mayor.

15. CONCLUSIONES: Refutando la teoría alternativa, las semillas de lenteja tienen respiración celular, sean o no germinadas. Por lo tanto la teoría nula era verdadera, debido a que defendía que las semillas podían respirar fueran germinadas o no. Ahora, las semillas en germinación tienen una respiración celular mayor, debido a que las semillas en germinación aumentan sus procesos metabólicos. En cuanto a la temperatura, entre menor sea la temperatura, mayor será la respiración celular.

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16. LIMITACIONES Y MEJORAS: LIMITACIONES MEJORAS a. No tener una memoria para guardar los a. La mejora seria llevar los implementos datos que el interfaz de Vernier necesarios para trabajar y recolectar los recolecto. datos. b. Que las semillas por germinar no b. Dejar el tiempo suficiente para que las produjeron plantas en su totalidad. variables estén en su estado óptimo. Tabla 6. Limitaciones y mejoras. 17. BIBLIOGRAFIA:  http://hnncbiol.blogspot.com.co/2008/01/respiracion-celular-clic-botnderecho.html  http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria20/feria302_01_fotosinte sis_respiracion_y_germinacion_en_semillas.pdf

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