Curso: Biología General UNIVERSIDAD DE PANAMÁ FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y TECNOLOGÍA ESCUELA DE BIOLOGÍA Curso: Biología General (BIO 149) MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO FACILITADORA: DRA. VANESSA V. VALDÉS S. PROFESORA TITULAR I-TIEMPO COMPLETO 2015 1 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General ÍNDICE Indice ....................................................................................................................... 2 Introducción ............................................................................................................. 3 Instrucciones generales ........................................................................................... 4 Práctica 1. Normas del laboratorio .......................................................................... 5 Práctica 2. El método científico ............................................................................... 7 Práctica 3. Uso y manejo del microscopio ............................................................. 13 Práctica 4. Morfología celular (célula procariota y eucariota) ................................ 26 Práctica 5. Fotosíntesis ......................................................................................... 46 Práctica 6. Identificación de biomoléculas ............................................................. 52 Práctica 7. Transporte de moléculas a través de las membranas ......................... 57 Práctica 8. Mitosis ................................................................................................. 60 Práctica 9. Meiosis ............................................................................................... 63 Práctica 10. Introducción a la genética .................................................................. 67 Práctica 11. Problemas de genética ...................................................................... 71 Práctica 12. Análisis de cromosomas .................................................................... 79 Práctica 13. Genética de poblaciones y evolución ................................................ 83 Práctica 14. Clasificación de los seres vivos ......................................................... 88 Bibliografía ............................................................................................................ 94 2 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INTRODUCCIÓN La biología es una de las ciencias más apasionantes, que te hará descubrir lo maravilloso de la naturaleza. Con ella: • Podrás entender cómo se originó la vida en la Tierra y cómo a lo largo de 3500 millones de años, en el proceso de evolución orgánica, ha dado origen a la gran diversidad de especies. • Lograrás comprender cómo funcionaban los organismos vivos: el más sencillo de ellos, una simple célula, es mucho más complejo que el más sofisticado robot de ciencia ficción. • La Biología es tan diversa como su objeto de estudio: según tus intereses podrás estudiar, por ejemplo, la célula y las moléculas que la constituyen, el funcionamiento de las plantas y de los animales o las relaciones entre ellos y su entorno. Las actividades de laboratorio están diseñadas para llevar a la práctica los conceptos fundamentales que se imparten en teoría y así involucrarse experimentalmente con la ciencia. En los instructivos de cada práctica encontrará una introducción, objetivos, materiales y equipo, procedimiento y por último algunas preguntas sobre el tema tratado, las cuales deben ser resueltas y entregadas en el informe del laboratorio. Se recomienda que los estudiantes lean el laboratorio antes del mismo, con el propósito de que lleven los materiales necesarios y puedan organizarse rápidamente en su realización. 3 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INSTRUCCIONES GENERALES Se deben observar las siguientes normas para la adecuada realización de las prácticas. 1. En todas las prácticas es indispensable que cada estudiante tenga los materiales siguientes: 1.1. Bata blanca larga, de manga larga y abotonada. 1.2. Manual de laboratorio impreso y encuadernado (en espiral). Nota: el estudiante que no presente los materiales indicados NO PODRÁ INGRESAR AL LABORATORIO. 2. Asistencia 2.1. La asistencia mínima al laboratorio es del 80% para tener derecho a 2.2. examen final del curso. Las sesiones de laboratorio duran 3 horas 3. Comportamiento dentro del laboratorio 3.1. No se permite comer, beber ni fumar dentro del laboratorio. 3.2. No debe ingresar objetos que distraigan a los estudiantes y pongan en 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. peligro su seguridad y el éxito de la práctica. Se exigirá orden y disciplina para evitar accidentes y así contribuir a un ambiente de trabajo seguro y productivo. Se deben realizar únicamente las actividades que el instructor indique. Al ingresar al laboratorio apague o ponga en vibrador el teléfono celular. No se permite el uso de este aparato dentro del laboratorio. Al finalizar la actividad debe dejar limpio y ordenado todo el espacio empleado. 4. Examen corto 4.1. Al iniciar cada práctica se realizará un examen corto. 4.2. En este examen se evaluarán los contenidos de la guía de estudio y del instructivo de cada práctica. 5. Las actividades prácticas del laboratorio de Biología deben registrarse en hojas de descripciones, hojas de reporte, o informes de laboratorio (éstos últimos son los únicos que se resolverán en casa y se entregarán una semana después). Todas las descripciones, reportes e informes tienen un valor para su nota de laboratorio. 6. El instructor formará grupos de trabajo para llevar a cabo diversas actividades a lo largo del curso. 4 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 1. NORMAS DEL LABORATORIO Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés Las normas de laboratorio que se presentan a continuación han sido desarrolladas para velar por tu seguridad y para un mejor aprovechamiento del laboratorio. Evalúa cada premisa y firma al final una hoja que te proveerá tu profes@r como evidencia de que se ha discutido en el laboratorio las reglas de seguridad. Regla 1. Se puntual, ausencias y tardanzas afectan tu nota 2. No se permite el uso de celulares durante el periodo de laboratorio. Los teléfonos celulares tienen que ser ajustados de manera tal que no emitan ruidos durante el periodo de laboratorio. 3. Ya que en este laboratorio se utilizan aguas estancadas, líquidos preservadores de animales y otros compuestos, tienes que presentarte con una bata de laboratorio, además de vestir calzado cerrado. 4. No hablarás en voz alta; no te sentarás en la mesa del laboratorio; no fumarás ni ingerirás alimentos dentro del laboratorio; no te maquillarás en el laboratorio. 5. Las visitas al laboratorio de otros estudiantes no matriculados en el curso están terminantemente prohibidas. 6. Los juegos de mano están prohibidos en el laboratorio. Como nos beneficia esta regla 7. Cuando no estés utilizando las sillas mantenlas bajo la mesa. 8. En los fregaderos no puedes descartar desperdicios sólidos. Usa el basurero. 9. Reporta cualquier avería (tomas de agua, electricidad, microscopios…) que se presente en el laboratorio. 5 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 10. Si rompes un envase o instrumento de cristal, recoge los vidrios con cuidado y notifica de inmediato a tu profesor. Los vidrios y cristales se rotos se colocan en un envase de desperdicios especial que se encuentra al fondo del salón y no en el zafacón regular de la basura. 11. De sufrir alguna cortadura o algún accidente debes comunicárselo al profesor encargado inmediatamente. 12. Al finalizar el laboratorio colocarás el microscopio en su lugar de la manera indicada por el profesor. No lo debes dejar sobre la mesa. 13. Al terminar tu ejercicio de laboratorio verifica que toda el área y equipo de laboratorio esté limpio y organizado. 14. Los instrumentos del laboratorio son para el beneficio de los estudiantes. No mutiles ni juegues con tu equipo. 15. Identifica el equipo de seguridad (extintores, mantas y otros) presente en el laboratorio. 16. Toma las medidas necesarias para evitar el contagio de la gripe AH1N1. ¿Qué puedes concluir de esta actividad de laboratorio? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 6 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 2. EL MÉTODO CIENTÍFICO Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés I INTRODUCCIÓN El método científico es el marco de referencia empleado y aceptado por científicos de diferentes disciplinas para evaluar interrogantes y generar nuevos conocimientos. A pesar de que el método científico se describe como una serie de pasos, es importante aclarar que no es una fórmula rígida, sino un marco flexible de pensamiento. Quizás el paso más importante del método científico es el planteamiento del problema o la definición de la pregunta por investigar. Una vez que se tiene la pregunta, se propone una explicación potencial (hipótesis) y predicciones a partir de esa hipótesis. A continuación se diseña un experimento o se detalla el procedimiento que se seguirá para proporcionar evidencia que refute o apoye la hipótesis planteada. Al final del experimento, el investigador puede encontrar evidencia concluyente o puede descubrir más incógnitas acerca del tema, lo cual le llevará a plantear nuevas hipótesis. Los siguientes ejercicios están orientados a ilustrar la naturaleza flexible del proceso investigativo y a que el estudiante descubra por sí mismo los pasos del método científico en los estudios presentados. II OBJETIVOS Que el/la estudiante: 1. Identifique los pasos del método científico al analizar el planteamiento y los resultados de diferentes experimentos. 2. Deduzca que en la investigación científica pueden aplicarse diferentes metodologías para estudiar y dar respuesta a un problema en particular. 3. Compruebe que la investigación científica es un proceso complejo que debe considerar varios factores antes de la formulación de conclusiones. III MATERIAL Y EQUIPO • • • Hojas de papel bond en blanco Lápiz Borrador 7 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General IV PROCEDIMIENTO • Forme grupos de discusión en el laboratorio. • Lea el siguiente texto: “DOS ESTUDIOS SOBRE LOS EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN LA SALUD, EN LA CIUDAD DE GUATEMALA”. Los vehículos de motor producen óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles que quedan suspendidos en el aire. Estas sustancias se combinan con el oxígeno del aire bajo la luz solar y producen ozono, el cual es el principal gas en el smog (TALF, 2005). Estudios clínicos en otros países han mostrado que la exposición a largo plazo al ozono, a dióxido de nitrógeno y a partículas suspendidas en el aire, puede resultar en enfermedades pulmonares como bronquitis crónica y enfisema; además puede agravar los ataques de asma en personas susceptibles. No se ha demostrado definitivamente una relación entre contaminación del aire y la incidencia de cáncer de pulmón; la principal causa de este cáncer sigue siendo el consumo de cigarrillos. La ciudad de Guatemala ha experimentado un incremento en la circulación vehicular y, por lo tanto, ha habido un aumento en las emisiones de gases. Dos grupos de investigadores decidieron, independientemente, estudiar si en la ciudad existe una relación entre la contaminación del aire y las enfermedades pulmonares. (Nota: los datos mostrados a continuación no son datos reales, sino datos preparados con fines didácticos). Estudio A: estos investigadores querían poner a prueba si el aumento en las emisiones de gases de vehículos en los últimos treinta años ha llevado a un aumento en la ocurrencia de enfermedades pulmonares en la población de la ciudad capital. Para demostrar esto visitaron tres centros hospitalarios nacionales y recopilaron los registros semanales de enfermedades respiratorias (bronquitis crónica, enfisema, ataques de asma, cáncer del pulmón) desde 1977 hasta el año 2007. Posteriormente, los investigadores obtuvieron las bases de datos de los niveles diarios de ozono, dióxido de nitrógeno y partículas suspendidas en el aire 8 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General para la ciudad de Guatemala desde 1980 hasta el año 2007. Los investigadores tabularon y graficaron los datos y obtuvieron los siguientes resultados: 120 100 2007 80 2004 2006 2003 2002 2005 20012000 1999 1997 19 9 8 1996 1995 1993 1994 60 1980 1981 40 1986 1983 1984 1985 1990 1991 1988 1982 1989 1992 1987 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Concentración promedio anual de ozono en el aire Gráfica 1. Número de enfermedades pulmonares por año en relación con la contaminación del aire (ozono). 120 100 2007 80 60 1995 1993 1994 1990 1992 1991 1988 1989 1980 1981 40 1982 1983 1986 1984 1985 20 2002 2000 2001 1999 1997 1998 1996 2004 2006 2003 2005 1987 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Concentración promedio anual de partículas suspendidas en el aire Gráfica 2. Número de enfermedades pulmonares por año en relación con la contaminación del aire (partículas suspendidas en el aire). 9 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 120 100 2007 80 2004 2003 60 40 1983 1996 1995 1993 1980 1994 1981 1990 1992 1991 1982 1986 1988 1989 19 91998 7 2002 2000 2001 1999 2006 2005 1984 1985 20 1987 0 15 20 25 30 35 40 45 Concentración promedio anual de dióxido de nitrógeno en el aire Gráfica 3. Número de enfermedades pulmonares por año en relación con la contaminación del aire (dióxido de nitrógeno). En los gráficos anteriores, los investigadores observaron que desde la década de los ochenta hasta mediados de los noventa, los niveles de contaminación y de frecuencias de enfermedades pulmonares se mantuvieron en niveles similares. Pero a partir de los años 1996-1997 parece haber una tendencia a un aumento linear entre la contaminación y las enfermedades. Los investigadores infirieron que hay una relación entre el aumento de la contaminación y las enfermedades en años recientes. Estudio B: estos investigadores querían determinar si los capitalinos que viven en áreas de alto tránsito vehicular y de baja altitud muestran una mayor frecuencia de enfermedades pulmonares que aquellos que viven en áreas donde el tránsito vehicular se limita a transporte liviano y se encuentran en lugares más altos sobre el nivel del mar. Para poner esto a prueba, los investigadores seleccionaron las zonas 16, 11 y 7 de la ciudad capital de Guatemala. La zona 16 fue considerada la zona de altura con tránsito liviano, mientras que las zonas 11 y 7 se consideran de baja y mediana altitud, con circulación de transporte pesado. En cada zona 10 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General seleccionaron una calzada o boulevard (Boulevard Centro Médico Militar, Calzada Raúl Aguilar Batres, Calzada San Juan), alrededor del cual seleccionaron 500 viviendas y familias al azar. Todas las casas se ubicaban en un área de 1 km a la derecha o a la izquierda del boulevard o calzada. Los investigadores visitaron los hogares y pasaron encuestas acerca del historial de enfermedades pulmonares en los miembros de las familias. Determinaron también si al menos una de las personas en la casa fumaba. En resumen, los resultados fueron: Tabla. 1 Porcentaje de familias en las que al menos una persona ha tenido una enfermedad pulmonar diagnosticada en los últimos 5 años. Al menos una persona Nadie en la casa fuma en la casa fuma Zona 16 2% (de 290 familias) 11% (de 210 familias) Zona 11 14% (de 207 familias) 28% (de 293 familias) Zona 7 15% (de 301 familias) 21% (de 199 familias) Los investigadores observaron que la incidencia de enfermedades pulmonares, considerando cada zona por separado, aumenta en los hogares donde al menos una persona fuma. Al comparar zonas utilizando únicamente las casas donde nadie fuma, vemos que las zonas 11 y 7 muestran un porcentaje más alto de enfermedades. Lo mismo sucede en las casas donde al menos una persona fuma. Los investigadores concluyeron que en general hay menor incidencia de enfermedades en la zona 16, donde no hay tráfico vehicular pesado, pero que la presencia de fumadores en las casas también es un factor de riesgo importante para enfermedades pulmonares. V DESARROLLAR 1. Elabore un mapa conceptual con los pasos del método científico. 2. Defina hipótesis, teoría, ley y principio. 3. Con respecto a pruebas experimentales, defina los siguientes términos: • error de muestreo o muestral • grupo experimental y grupo (de) control 11 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General • variable dependiente y variable independiente 4. Diferencie entre el razonamiento deductivo y el inductivo. 5. Identifique en el Estudio A y B lo siguiente: Objetivo, hipótesis, metodología (Área de estudio, tipo de estudio, población, instrumentos y análisis de datos), resultados y conclusión. INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 12 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 3. USO Y MANEJO DEL MICROSCOPIO Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés I INTRODUCCIÓN El microscopio es un instrumento óptico que permite observar seres o estructuras que no se pueden percibir a simple vista. Hay diversas clases de microscopio, como el microscopio simple o lupa, el microscopio compuesto, el microscopio de luz ultravioleta, el microscopio electrónico, el microscopio de contraste de fases, el microscopio de polarización y otros El microscopio compuesto es el principal instrumento de todos los utilizados en el estudio de los organismos vivientes. Tiene dos sistemas de lentes: objetivo y ocular. Para el médico es un instrumento fundamental, ya que permite estudiar los cambios celulares que la enfermedad produce y contribuye así en forma fundamental al diagnóstico clínico. II OBJETIVOS Que el/la estudiante: 1. Disponer correctamente el microscopio para las observaciones 2. Identificar fácilmente las partes de un microscopio compuesto 3. Manejar adecuadamente la técnica de preparar y observar diferentes materiales, así como el ajuste y enfoque correctos de sus imágenes. III MATERIAL Y EQUIPO Microscopio 4 Cubre y 4 portaobjetos Letra e (minúscula) recortada de papel periódico Papel milimetrado, 1 cm2 Recorte de un figura o foto de revista Gotero o Frasco Lavador 13 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General IV PROCEDIMIENTO 1. PARTES DEL MICROSCOPIO COMPUESTO: Al estudiar el diagrama tenga en cuenta que su microscopio puede ser distinto al que se muestra. Las partes son esencialmente las mismas. Localícelas antes de usar el aparato. Realice una consulta bibliográfica sobre el uso y manejo de cada una de las partes del microscopio óptico. Partes mecánicas. La base tiene forma de U, sirve para darle estabilidad al instrumento. El brazo sirve para transportarlo y soportar algunas piezas como el tornillo macrométrico (para enfoque aproximado) y el tornillo micrométrico (para enfoque de precisión). A veces estos tornillos están acoplados en uno solo. La platina es una placa metálica con una perforación central sobre ella se coloca la preparación que se va a observar. Generalmente posee un par de pinzas para sostener la lámina y un sistema mecánico denominado carro, para mover la preparación de derecha a izquierda y de adelante hacia atrás. 14 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General A veces posee dos escalas que permiten fijar una determinada estructura en la preparación observada. El tubo óptico tiene como función soportar los oculares. El revolver o porta objetivo se encuentra en la parte inferior del tubo óptico y en el se encuentran los objetivos. El condensador: se encuentra debajo de la platina y su función es la de soportar las lentes que recogen los rayos luminosos. Espejo: tiene dos caras una plana y otra cóncava. La segunda se usa solo cuando el microscopio no tiene condensador. Partes ópticas. El objetivo es el lente más importante del microscopio la que controla el aumento posible y la claridad de la imagen. Todos los objetivos se acoplan a los microscopios mediante roscas estándar y pueden ser cambiadas de un microscopio a otro independientemente de su marca. Los aumentos más utilizados son: 5X, 10X, 20X, 40X y 100X. Si examinamos un objetivo observamos que hay cifras grabadas por ejemplo: 40X / 0,70:160/ 0,17 en donde: 40X es el aumento del objetivo y 0,70 es la abertura numérica, es decir la medida del tamaño del cono de luz que el objetivo puede admitir, 160 es la longitud en mm del tubo ocular que debe ser utilizado con ese objetivo, 0,17 es el espesor del cubre objeto (en mm) que debe utilizarse con ese objetivo. El ocular se compone de dos lentes. La lente inferior recoge la imagen del objetivo, la reduce y la reforma dentro del ocular a nivel del limitador del campo visual. La lente superior forma una imagen virtual aumentada para ser vista. El aumento de los oculares oscila normalmente entre X5 y X15. El condensador es la lente que ilumina la lente del objetivo, su abertura numérica debe ser suficientemente alta para suministrar el cono de luz 15 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General requerido. En la parte inferior del condensador hay una abertura regulable, o diafragma-iris controlado por una palanca lateral. Hay también un anillo para alojar filtros coloreados o de luz natural. 1. Preparación de materiales: los materiales a estudiar, se colocan en una lámina de vidrio llamada portaobjetos o lámina. Generalmente, se cubre el material que se encuentra sobre el portaobjetos con un vidrio muy delgado de forma circular o cuadrada, llamado laminilla o cubre objetos. Tanto el porta como el cubre objetos deben de estar ópticamente limpios. Tome un cuadrito de papel periódico que contenga la letra e, colóquelo sobre el portaobjetos en el centro, con el lado de abajo de la letra e hacia arriba. Ponga una gota de agua sobre el papel. Después de esperar unos segundos hasta que el agua haya empapado el papel, coloque la laminilla sobre la preparación, si quedan algunas burbujas de aire se presiona ligeramente la laminilla con un lápiz hasta que desaparezcan. 2. Enfoque del microscopio: coloque la preparación anterior sobre la platina en tal forma que el cuadrito de papel quede encima de la abertura y luego fije la lámina mediante las pinzas que hay en la platina. Haga rotar el revólver, ponga el objetivo de 10x en posición, y al mismo tiempo que observa el microscopio lateralmente haga descender el tubo, usando el tornillo macrométrico hasta que el objetivo de 10x (menor aumento) a un par de milímetros de la laminilla o hasta que lo impida el tope que tienen algunos microscopios. Nunca haga bajar el tubo del microscopio sin observar su descenso. Si lo hace corre el riesgo de romper el objetivo, la laminilla y la lámina destruyendo una 16 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General preparación que quizás sea irremplazable y a su vez causar daños graves al objetivo. Este en uno de los peores errores que usted puede cometer al manejar el microscopio. Es importante tener en cuenta que siempre que se haga una observación al microscopio debe usarse en primer lugar el objetivo de menor aumento. Según el microscopio puede ser el de 4x o 10x. Devuelva lentamente el tubo del microscopio con el tornillo macrométrico mientras observa por el ocular hasta visualizar la imagen. Aclárela con el tornillo micrométrico hasta obtener la mejor imagen posible. Haga los ajustes necesarios con el diafragma y el condensador para obtener una iluminación adecuada. Responda ¿Qué posición tiene la imagen con respecto a la que se ve desde afuera? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Mueva la lámina hacia delante. ¿En qué dirección se mueve la imagen? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Mueva la lámina hacia la derecha. ¿En qué dirección se mueve ahora la imagen? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 17 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Sin cambiar la posición del tubo, cambie el objetivo de 10x por el de 40x (ó 45x) haciendo rotar el revólver y enfoque cuidadosamente utilizando el Tornillo micrométrico. Ha cambiado la imagen con respecto a la observada a menor aumento ¿Por qué? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Es el campo de observación mayor o menor? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Es la iluminación más o menos brillante que con el objetivo de menor aumento ¿Por qué? Realice un gráfico de su imagen, bajo los 3 aumentos usados indicando el objetivo utilizado (3x, 10 y 40X) 18 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Retire la preparación cuidadosamente de la platina y consérvela para observaciones posteriores, si advierte que comienza a secarse añada un poco de agua en la siguiente forma: con un gotero deposite una gota de agua en el borde de la laminilla (NO DEBE LEVANTARSE): el agua penetra en la preparación por capilaridad. 3. Medida microscópica: la unidad de longitud más frecuentemente usada en microscopio es la micra, cuyo símbolo es la letra griega “mu” () y equivale a una milésima de milímetro. En los laboratorios de investigación se utiliza un instrumento, el micrómetro o retículo micrométrico, para determinar las medidas microscópicas. Si no se dispone de un micrómetro es posible estimar el tamaño de los objetos microscópicos en observación si se conoce el diámetro del campo; veamos cómo: a. Coloque un pedazo de papel milimetrado sobre el portaobjeto de tal manera que al enfocar al microscopio pueda observarlo. Mida entonces el diámetro del campo correspondiente al objetivo de menor aumento contando el número de cuadrículas observadas. ¿Cuánto mide el diámetro del campo del objetivo de menor aumento? En milímetros: _______________ En micras: _______________ b. Con el dato anterior es posible determinar el diámetro del campo correspondiente al objetivo de mayor aumento; basta dividir el diámetro encontrado por la razón entre las magnificaciones del objetivo de mayor aumento y de menor aumento. Por ejemplo, si el aumento del objetivo de mayor significación es de 45x y el otro es de 15x la razón mencionada será 45/15 = 3; ahora si el campo correspondiente al objetivo de menor aumento 19 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General es de 1.500 el diámetro de campo para mayor aumento es 1.500/3 = 500 micras. Entonces, ¿cuántas micras mide el diámetro del campo del objetivo de mayor aumento? c. Retire el papel milimetrado y reemplácelo con la preparación que contiene la letra e. a. ¿Cuál es la altura de dicha letra? En milímetros: _______________ b. En micras: _____________ d. Tal como se indicó en la parte 1, monte ahora un pedazo de un grabado de una revista, tal grabado consiste en una multitud de puntos dispuestos de tal forma que la densidad del grabado depende del tamaño y número de punto 20 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General en las distintas áreas. Las distancias entre los puntos dependen del cliché o de la maquina impresora. ¿Cuántos puntos puede ver en el campo del objetivo de menor aumento, y en el de mayor aumento? ____________, ______________ Con el ejercicio anterior se proporciona un ejemplo del poder de resolución. Así, con el ojo desnudo solo podemos ver las variadas densidades del grabado, mientras que con el microscopio nos es posible distinguir puntos. Lo anterior significa que se han resuelto los puntos. 4. Cada dibujo tomado de algo que se observa al microscopio debe llevar el respectivo aumento o veces que fue ampliado. Esto se determina por la siguiente fórmula: A = Tamaño del dibujo hecho Tamaño real del objeto El aumento se expresa en X; el tamaño del dibujo se determina midiendo el diámetro de dicho dibujo y el tamaño real del objeto se hace con base en el tamaño de su imagen con respecto al diámetro del campo. Ejemplo: el aumento de un dibujo de un objeto hecho con un diámetro de 6 cm, cuya imagen mide la mitad de un campo microscópico de 10x de diámetro de 1.200 micras. A = Tamaño del dibujo Tamaño del objeto 21 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Tamaño del dibujo real 6 cm = 60.000 micras Tamaño real del objeto = Diámetro del campo de 10x 2 = 1.200 micras = 600 micras 2 A = 60.000 micras = 100x 600 micras Calcule el aumento del dibujo realizado por usted de la letra e bajo el menor objetivo 22 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General EL MICROSCOPIO Indicaciones: Escribe en los espacios en blanco las palabras adecuadas Óptica amplía BASE BRAZO cambiar cantidad concentra CONDENSADOR correcto DIAFRAGMA dirige enfoque FOCO lente MACROMÉTRICO MICROMÉTRICO OBJETIVO OCULAR PLATINA preparación REVÓLVER sistemas TUBO 23 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General SISTEMAS ÓPTICO PARTES FUNCIÓN 1- ________________ __________________la imagen del objetivo 8- _______________ ____________los rayos luminosos hacia el condensador 9- ________________ regula la _______________de luz que entra en el condensador 10- _______________ lente que _____________los luminosos sobre la preparación rayos 12- ________________ _________________que amplía la imagen de la preparación, se sitúa cerca de ésta 2- ________________ 3- ________________ 11- _______________ SOPORTE: 4-_________________ MECÁNICO contiene los ______________de lentes permite ________________de objetivo al girar lugar donde se coloca la ________________ sostiene la parte _________________ 7- ________________ TORNILLOS DE ENFOQUE: 5- _______________ 6- _______________ consigue el enfoque _________________ Aproxima el ______________________ 24 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 25 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 4. MORFOLOGÍA CELULAR (CÉLULA PROCARIOTA Y EUCARIOTA) Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés I. INTRODUCCIÓN Es posible estudiar los aspectos morfológicos celulares más aparentes con el microscopio de luz. Sin embargo, los detalles estructurales son muchas veces observables solamente a gran resolución y requieren métodos especiales como el uso de microscopio electrónico. También es importante anotar que, las estructuras celulares presentan en general muy poco contraste entre si y es necesario hacerlas resaltar selectivamente, bien mediante la reacción química con tinciones específicas que destaquen la reacción química con elementos celulares o aumenten específicamente la densidad óptica de los mismos o bien mediante ciertas técnicas de sombreado que permitan apreciar los relieves de la superficie que se observen. II. OBJETIVO 1. Reconocer algunas características morfológicas generales de las células representativas como los son células de la mucosa oral, células de epidermis de cebolla, células de elodea, algas y protozoarios. III. MATERIALES Y REACTIVOS Cebolla cabezona Hojas de carne de perro Agua estancada o de un florero Levadura Cubre y portaobjetos Plantas: Carne de perro, Tradescantia, hoja de banano, cucaracha. Microscopio Azul de metileno Lugol Baja lengua Palillos Papel toalla Jabón de manos Alcohol IV PARTE EXPERIMENTAL a. Estudio de las células epiteliales de la mucosa oral (Célula animal) La cavidad oral se encuentra revestida por una membrana celular de capas múltiples. Es fácil desprender las células más superficiales de dicha membrana sin causar demasiado traumatismo a la misma y estudiar sus características generales. 26 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Preparación: con un baja lengua efectúe un raspado de la mejilla interna y colóquelo sobre un portaobjetos tratando que el material quede bien extendido. Agréguele una gota de azul de metileno, deseche el exceso y observe la preparación al microscopio utilizando objetivos 10x y 40x. Dibuje esquemáticamente lo observado, indique con nombres las estructuras observadas y el aumento de cada esquema. Describa lo observado. Relacione la forma con la función. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ b. Células de epidermis de cebolla Las cebollas parecen materiales muertos cuando usted las compra en el mercado. En realidad son bulbos formados por células vivas de las cuales pueden crecer raíces y hojas cuando las cebollas se plantan o se almacenan en sitio húmedo. Corte un bulbo de cebolla en cuatro partes. Se observa que cada parte se separa por si sola en capas llamadas catáfilos. Tome uno de estos catáfilos con la superficie cóncava hacia usted y rómpala, entonces vera que se desprende con facilidad una capa muy delgada y transparente que es la epidermis. 1. Tome un fragmento de epidermis y colóquelo en un portaobjetos con una gota de agua de modo que la superficie que estaba en contacto con el catáfilo quede hacia arriba. Coloque sobre él un cubreobjetos. Dibuje bajo el campo de observación de 40x 27 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 2. Ahora saque la preparación del microscopio y coloque una gota de lugol en el borde del cubreobjeto para que la solución penetre por difusión. Extraiga el líquido sobrenadante con papel toalla. Dibuje bajo el campo de observación de 40x identificando las estructuras celulares observadas ¿Qué forman tienen estas células? ¿Posee adaptaciones relacionadas con su función? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Con el objetivo de 40 o 100 x, ¿cuál es el color y la forma del núcleo después de la adición del lugol? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ¿Cuál es la estructura celular que se observa dentro del núcleo? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3. Tome un poco de levadura y colóquelo sobre el portaobjetos, agréguele una gota de agua y cúbralo con el cubreobjetos. Observe primero con el objetivo de menor aumento y luego con el de mayor aumento. ¿Qué aspectos tienen las células de levadura y qué estructuras logra visualizar en ellas? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4. Tome la preparación anterior y agregue una gota de Lugol sin levantar el cubreobjetos, deje que difunda el colorante y luego observe usando diferentes objetivos. Dibuje bajo el aumento de 40X y señale las estructuras observadas. ¿Qué estructuras puede observar mejor con o sin lugol? 28 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General En general: ¿Qué diferencias encuentran entre las células teñidas y las que no lo están? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ____________ Compare las células anteriormente observadas, ¿En qué se asemejan? ¿En qué se diferencian? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ c. Observación de plastos en órganos vegetales (Células Vegetales) 1. Preparar una placa de la epidermis de una hoja de Roheo sp. 2. Observar las siguientes estructuras: estomas, citoplasma, membrana celular, vacuolas y pared celular. a. Retira una parte pequeña de la epidermis de la hoja de Carne de perro, hoja de banano o Tradescantia sp, y llévala sobre un porta en el que habrás colocado dos o tres gotas de agua. Ten la precaución de que sea una capa incolora y de que esté perfectamente extendida. b. Pon el cubre y examina la preparación al microscopio. c. Identifica en tu preparación la estructura de las células que aparecen en el esquema. 29 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Material: Hojas verdes, frescas y delgadas Papa Pétalos de alguna flor Tomate Microscopio compuesto Portaobjetos y cubreobjetos Frascos goteros con agua yodatada INTRODUCCIÓN En las células jóvenes, los plastos se parecen mucho a las mitocondrias e incluso cientos citológicos interpretan que son de la misma naturaleza que aquellas. Al igual que ellas, se transmiten de células a células. Pero paulatinamente, van haciéndose claramente distintos, pues laboran sustancias bien definidas. De acuerdo con esto se reconocen los leucoplastos, los cloroplastos y los cromoplastos. MÉTODO Leucoplastos: Es muy fácil observar los leucoplastos, basta raspar un poco la pulpa de una papa, depositarla en un portaobjetos en una gota de agua y observar al microscopio. Para identificarlos químicamente, se agrega a la preparación una gota de agua yodatada, que la colorea de azul oscuro. Cloroplastos: Los cloroplastos se observan colocando la cara inferior de una hoja hacia arriba en un portaobjetos con una gota de agua y después se coloca un cubreobjetos y se examina en el microscopio. A menor aumento puede observarse como las células están llenas de pequeños cuerpos de color verde. Son los cloroplastos. Si el material se ha preparado adecuadamente podrán observarse movimientos en los cloroplastos que se ve en forma de cuentas que se mueven como en un collar, uno detrás del otro en un orden regular. Cuando encuentre usted una célula en la que se vea movimiento de los cloroplastos, obsérvela a mayor aumento. d. Cromoplastos Tome un pétalo colorido de una flor, macérelo en una gota de agua sobre un porta, cúbralo y observe al microscopio se observarán unos plastos coloridos, los cuales se llaman cromoplastos. También puede observar cromoplastos en la pulpa del tomate de la siguiente manera: 30 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General a. Utilizando un escalpelo, corta en dos mitades el tomate. b. Obtén, ayudándote de unas pinzas, un trozo de pulpa de tomate de la zona indicada en la figura de unos 2mm de grosor. c. Deposítalo en el centro de un portaobjetos sin poner agua. d. Coloca encima un cubreobjetos y comprime suavemente con los dedos hasta obtener un completo aplastamiento del fragmento de pulpa de tomate. e. Lleva la preparación a la platina del microscopio y realiza una observación con pequeños aumentos. Selecciona el mejor grupo de células y pasa a mayores aumentos. f. Identifica los distintos orgánulos celulares visibles y dibuja lo que observes. Dibujar lo observado CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la forma de un cloroplasto? 2. ¿Dónde están localizados los cloroplastos en la célula? 3. ¿Cómo se lleva a cabo el movimiento de los cloroplastos en la célula ya que estos no tienen medios propios de locomoción, ni puede nadar ni reptar? 4. ¿A qué pigmento se debe la coloración de los cromoplastos? 5. ¿Es posible que ciertos cloroplastos se conviertan en cromoplastos? Si tu respuesta es positiva menciona un ejemplo en el cual se lleve a cabo dicha transformación. 31 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General e. Protozoarios y algas Material: Microscopio compuesto Portaobjetos y cubreobjetos Frascos goteros con agua yodatada Agua estancada Introducción Las algas y los protozoarios son organismos unicelulares de mayor tamaño que las bacterias. Las primeras son consideradas como vegetales y los segundos como animales. Cuando las algas alcanzan determinado tamaño se reproducen por división celular; las dos células hijas pueden separarse o permanecer en cadenas formando filamentos o masas den forma de colonias. Procedimiento 1. Coloque una gota de agua estancada sobre un portaobjeto y cubrir la muestra con un cubreobjeto. 2. Observar los diferentes microorganismos y trate de determinar, si el organismo encontrado es alga o protozoario, y explique por qué. ¿Qué diferencias encuentran entre las algas y el protozoario que está observando? (Apóyese en revisión bibliográfica) _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 32 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Dibuje por lo menos Diez ejemplares e identifíquelos con una guía de protozoarios y algas (lleve la guía a la práctica). Llene el siguiente cuadro: Microorganismo Uni- Pluri- Organelas visibles celular celular Con Sin colorante colorante Movilidad Habitad Tipo de y órganos nutrición de más locomoción probable Animal 33 Dra. Vanessa V. Valdés S. Vegetal Curso: Biología General e. Células procariotas 1. 2. 3. Observe un frotis bacteriano Dibuje la forma de las células que observa. ¿Qué forma tienen? Compare la estructura de las células procariotas con las células eucariotas. Formas de Bacterias 34 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General MICROORGANISMOS DEL AGUA ESTANCADA 35 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Rizópodos y Flagelados frecuentes (aguas dulces). 36 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General CILIADOS 37 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General CILIADOS 38 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 39 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 40 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General LA CÉLULA PROCARIOTA Y LAS ESTRUCTURAS QUE LA FORMAN Asocia con una letra, los rótulos que aparecen en el centro con el número que representa dicho orgánulo en la imagen, y diga cuál es la función básica de cada uno de ellos. Orgánulos Función 1. A. Flagelo bacteriano ___________________________________ 2 B. ADN ___________________________________ 3 C. Cápsula ___________________________________ 4 D. Pared Celular ___________________________________ 5 E. Membrana plasmática ___________________________________ 6 F. Citoplasma ___________________________________ 7 G. Ribosomas ___________________________________ 8 H. Plásmido ___________________________________ 9 I. Pili ___________________________________ 41 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General LA CÉLULA ANIMAL Y LAS ESTRUCTURAS QUE LA FORMAN Asocia con una letra, los rótulos que aparecen en el centro con el número que representa dicho orgánulo en la imagen, y diga cuál es la función básica de cada uno de ellos. 42 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Enlace con una línea el número que corresponda con el nombre organelo Organelos Función 1. A. Membrana Plasmática ___________________________________ 2 B. Citoplasma ___________________________________ 3 C. Centriolo ___________________________________ 4 D. Mitocondria ___________________________________ 5 E. Aparato de Golgi ___________________________________ 6 F. Lisosomas ___________________________________ 7 G. Ribosomas ___________________________________ 8 H. Núcleo ___________________________________ 9 I. Retículo endoplasmático rugoso 10 J. Vacuola 11 K. Retículo endoplasmático liso_________________________________ _____________________________ ___________________________________ 43 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General LA CÉLULA VEGETAL Y LAS ESTRUCTURAS QUE LA FORMAN Asocia con la letra, los rótulos que aparecen en el centro con el número que representa dicho orgánulo en la imagen, y diga cuál es la función básica de cada uno de ellos. Enlace con una línea el número que corresponda con el organelo Organelos Función 1. Pared celular ______________________________________ 2 Mitocondria ______________________________________ 3 Núcleo ______________________________________ 4 Ribosomas ______________________________________ 5 Citoplasma ______________________________________ 6 Vacuolas ______________________________________ 7 Retículo endoplásmico______________________________________ 8 Membrana plasmática______________________________________ 9 Cloroplasto ______________________________________ 44 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 45 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 5. FOTOSÍNTESIS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN Las plantas son capaces de producir sus propios alimentos a través de un proceso químico llamado fotosíntesis. Para realizar la fotosíntesis las plantas disponen de un pigmento de color verde llamado clorofila que es el encargado de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. Además de las plantas, la fotosíntesis también la realizan las algas verdes. Estos seres capaces de producir su propio alimento se conocen como autótrofos. La fotosíntesis es un proceso anabólico que realizan las células vegetales que tienen cloroplastos. Estos organelos se caracterizan por contener una doble membrana que las delimita. En el interior de los cloroplastos se encuentra el estroma, que contiene sacos aplastados denominados tilacoides. En las membranas de los tilacoides se localizan las enzimas que captan la energía luminosa necesaria para el proceso de la fotosíntesis, el cual se lleva a cabo en dos fases: luminosa y oscura. La fase luminosa se realiza en los tilacoides. Al finalizar se produce oxígeno gaseoso, que es liberado a la atmósfera y moléculas de energía en forma de ATP. La fase oscura se efectúa en el estroma sin necesidad de luz, aunque se realiza en su presencia; al finalizar esta fase se produce un carbohidrato simple llamado glucosa. La fotosíntesis es un proceso que transforma la energía de la luz del sol en energía química. Consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir del C0 2 (dióxido de carbono) minerales y agua con la ayuda de la luz solar. Es decir forman materia orgánica y oxígeno. 46 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Para llevar a cabo este proceso se ocupa alguna planta acuática, como ejemplo la elodea (Anacharis sp), planta de agua dulce, libera grande cantidades de oxígeno, posee hojas pequeñas y delgadas, los cloroplastos de la elodea presentan una forma esférica observándolos al microscopio, y su característico color verde generado por la presencia de clorofila. II. PRODUCCIÓN DE OXÍGENO OBJETIVO Que el alumno comprenda y analice que el bióxido de carbono, el agua y la luz son necesarios para que se realice la fotosíntesis, y la síntesis de compuestos orgánicos la forma de alimentación de los vegetales y el desprendimiento de oxígeno es uno de los resultados del proceso de la fotosíntesis. MATERIALES o Embudo con talle largo o Vaso de precipitados de 300 ml. o Vaso de precipitados de 250 ml. o Tubo de ensayo 10X200 o 1 lámpara o Material por alumno o Ramas de planta acuática (elodea) o Fósforos de madera o 1 palillo o aplicador de madera. PROCEDIMIENTO 1. Toma una ramita de Elodea y colócala en un tubo de ensayo o vaso con agua que contiene bicarbonato de sodio (en el vaso de precipitado coloca una solución que contenga 3 partes de bicarbonato de sodio 2,5% y una parte de agua). 47 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 2. Coloca la preparación frente a una bombilla de 100 w que proveerá la energía lumínica. 3. La preparación debe estar a 20 cm de la bombilla espera 5 minutos mientras se estabiliza el sistema y empieza a contar el número de burbujas de oxígeno que se producen por minuto. 4. ¿Qué pasa? 5. ¿Qué gas se produjo en el tubo de ensayo? ¿Cómo lo sabes? 6. ¿Qué etapa de la fotosíntesis corresponde este experimento? 7. Discutir los resultados y se sacarán conclusiones Desarrollar 1. ¿Cuáles son los productos para que se inicie la fotosíntesis? 2. ¿Qué es la fotosíntesis? 3. Si aparecen burbujas dentro del embudo, ¿qué gas se está generando como resultado de la fotosíntesis? 4. ¿Cuál es su función que realiza el dióxido de carbono en la fotosíntesis? 5. ¿Cuál es el papel de la luz en la fotosíntesis? 6. ¿Por qué se coloca el recipiente a la luz solar? 7. ¿Qué función realiza la elodea? 8. ¿Qué relación existe entre la elodea, el agua y la luz? 9. ¿En qué proceso participa el bióxido de carbono? III. ANÁLISIS DE PIGMENTOS OBJETIVO Separar pigmentos vegetales mediante la cromatografía en papel MATERIALES Hojas de espinaca, geranio y elodea. Morteros, papel filtro, gotero, cinta pegante, vidrio de reloj, cinta métrica, tapón de caucho, tijeras, capilares, vasos de precipitado, gradillas, trípodes, mallas, pipetas, tubos de ensayo, cartulina negra, papel aluminio. Bicarbonato de sodio y Éter de petróleo 48 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PROCEDIMIENTOS a. Extracción de clorofila. 1. Tomar 3 hojas de espinaca o geranio quitarles las venas mayores luego corta en pedacitos, colocas en un mortero y agrega 10 ml. de alcohol, tritúralas hasta obtener un líquido verdoso, observar el color del extracto, filtra la solución con un embudo y un papel de filtro y guarda el extracto en un tubo de ensayo. 2. ¿Qué color presenta el extracto obtenido? 3. ¿Por qué el extracto presenta esa coloración? 4. ¿Qué nombre recibe el extracto? 5. Al macerar las hojas y observar el color del extracto ¿se evidencia que hay clorofila y otros pigmentos? 6. Obtenga una tira de papel de filtro con un extremo recto y el otro extremo cortar en forma de punta y que pueda entrar fácilmente en un vaso o tubo de ensayo. 7. Coloca en el tubo de ensayo una mezcla de disolvente éter de petróleo y cetona, o alcohol y cetona, a 2 centímetros del extremo de la tira de papel donde está la punta, coloca una fina capa de extracto filtrado, espera a que se seque 8. Introduce la tira de papel en el tubo de ensayo que contiene una mezcla de éter de petróleo y arréglela de tal modo que esta mezcla cubra solo hasta 0,5 cm del extremo del papel de filtro. 9. Asegure el extremo superior de la tira en la boca del tubo de ensayo, use un corcho con clip o cinta pegante para tal fin. 10. El solvente (éter de petróleo más acetona) migra a lo largo del papel filtro, dirigiéndose a la parte superior, pasando por la mezcla de pigmentos, cada pigmento presenta diferente solubilidad frente al solvente dando como resultado una migración diferencial. 11. Cuando termine la cromatografía saque el papel de filtro y localice en el las manchas pertenecientes a cada pigmento. Calcule el RF de cada uno de ellos. 49 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Desarrollar 1. 2. 3. 4. 5. 6. Enumere los principales pigmentos vegetales y describa sus características. Describa brevemente en qué consiste el proceso fotosintético. Escriba y analice la ecuación general de la fotosíntesis. Dibuje la estructura de un cloroplasto y señale sus principales constituyentes. Al mirar la cinta de papel cuantos pigmentos pudiste encontrar? ¿Por qué no pudiste ver estos últimos en la hoja antes de macerarla? En la zona correspondiente a la que ubico la muestra, se quedan las antocianinas, de qué color son estos pigmentos? 7. Que es el RF o relación de frente. 8. Cuales pigmentos separo la cromatografía. Porque los identifico. Indique el RF para cada uno. 9. ¿Cuál es el orden en que aparecen los pigmentos?, ¿Cuál pigmento es más afín al solvente? IV. LOS COLORES DEL OTOÑO. PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS INTRODUCCIÓN Llega el otoño y los árboles, antes tan verdes, nos avisan con el cambio de color de sus hojas. Y así aparecen los amarillos, los rojos, los naranjas y los castaños... ¿Qué pasa en esas hojas? En las hojas de los árboles y de todas las plantas funcionan esos fantásticos laboratorios de la Naturaleza donde se combina el anhidrido carbónico tomado de la atmósfera con el agua que sube desde las raíces juntamente con algunas sales minerales, y con la ayuda de la luz del Sol, se fabrican azúcares, grasas, proteínas y tantas otras sustancias. Esas sustancias que, lógicamente, en parte usa la planta 50 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General para vivir y crecer pero que también permanecen en reserva y que comemos los humanos y otros animales para alimentarnos. Algunos árboles usan sus hojas todo el año, como los pinos. Otros árboles dejan caer sus hojas durante el otoño, como los álamos, los robles, los sauces, etc. Pero antes de que las hojas caigan, pierden la clorofila, que es la "antena" que usa la planta para captar la luz solar. Y entonces el color verde desaparece para dar lugar a los colores de otras sustancias que tienen las hojas y que se ven tan hermosos. OBJETIVO Comprobar cómo cambia el color de una hoja al perder la clorofila MATERIALES Frasco de vidrio con tapa Hojas verdes Alcohol PROCEDIMIENTO 1. En un frasco de vidrio limpio y con tapa, pongamos una o dos hojas verdes y agreguemos alcohol fino hasta cubrirlas. 2. Deje el frasco bien tapado durante algunos días. 3. Observar que poco a poco la hoja va cambiando de color, a medida que la clorofila se va disolviendo en el alcohol. 4. Explique lo que sucedió en las hojas de la experiencia. INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 51 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 6. IDENTIFICACIÓN DE BIOMOLÉCULAS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés I INTRODUCCIÓN Los seres vivos se componen de moléculas con una organización estructuralmente compleja. Estas moléculas se conocen como moléculas biológicas o biomoléculas y son la base de la estructura de las células y tejidos. Las biomoléculas están formadas principalmente por átomos de carbono que se unen a otros átomos; entre ellos, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo. Las principales biomoléculas son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Los carbohidratos o azúcares son las biomoléculas más abundantes en la Tierra y constituyen valiosas formas de almacenamiento de energía y, por lo tanto, son fuentes de energía celular; también son importantes como componentes estructurales de las células. Los lípidos son biomoléculas insolubles en agua y son los componentes principales de las membranas plasmáticas. Los lípidos almacenan el doble de energía que los carbohidratos, por lo que son utilizados como almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de energía. También son precursores de las hormonas y de los ácidos biliares. Las proteínas están formadas por subunidades denominadas aminoácidos. Se encuentran en las membranas celulares, catalizan cientos de reacciones bioquímicas, constituyen importantes defensas contra los invasores externos y determinan el aspecto físico de la célula y su funcionamiento. Los ácidos nucleicos desempeñan su principal función al conformar el material genético y proporcionan energía química que enlaza las reacciones metabólicas de los seres vivos. En esta práctica los estudiantes compararán la composición química de los principales grupos de compuestos orgánicos y aprenderán a identificar su presencia a través de pruebas químicas sencillas. II OBJETIVO Que el/la estudiante: Identifique los diferentes grupos de compuestos orgánicos: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, en alimentos caseros, por medio de pruebas químicas sencillas. 52 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General III MATERIAL Y EQUIPO Papas Manzanas y/o piñas en trozos pequeños Aguacates Leche de lata (no descremada) Aceite de oliva o aceite vegetal Grasa de pollo Maicena Germen de trigo Detergente Reactivo de Benedict en goteros Reactivo de Lugol en goteros Reactivo de Biuret en goteros Alcohol al 95% Reactivo Sudán III o IV en goteros Huevos Solución de almidón 5% Solución de glucosa al 5% (Azúcar) Agua destilada en goteros Gradilla para tubos de ensayo Tubos de ensayo Pinzas para tubos de ensayo Vidrios de reloj Balanza Mortero y pistilo Mechero Termómetro Estufa Varillas de vidrio Fósforos Micropipetas Beaker de 50 ml Papel cebolla Espátulas Pipeta de 10 ml Succionadores para pipeta Hojas de afeitar IV PROCEDIMIENTO Preparación de soluciones patrón • Almidón. En un tubo de ensayo, coloque una pequeña muestra de maicena y añada un mililitro de agua. Agréguele 2-3 gotas de reactivo de Lugol y agite. La muestra se tornará de color azul-violeta a negro. • Azúcares. En un tubo de ensayo, coloque 1-2 ml de solución de glucosa y agregue 5 gotas de reactivo de Benedict, calentando de 5 a 10 segundos a llama directa. Se evidenciará un cambio de coloración de verde a naranja hasta un precipitado rojo ladrillo. • Lípidos. En un tubo de ensayo, coloque aproximadamente 1 ó 2 ml de cualquier aceite para cocinar y agregue 1 gota del reactivo de Sudán III o IV más 2 ml de agua, agite y observe la reacción. La formación de un anillo rojo en el borde de la muestra es una reacción positiva (NO AGITAR). 53 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General • Proteínas. Rompa suavemente un huevo de gallina y recoja la clara (albúmina) en un vaso químico. Diluya la albúmina: por cada dos partes de albúmina agregue una parte de agua y luego revuelva suavemente con una varilla de vidrio para agitación, hasta que parezca homogénea. En un tubo de ensayo, coloque 2 ml de solución de la albúmina y agréguele 5 gotas de reactivo de Biuret. Agite suavemente. Si la reacción es positiva, se observará una coloración violeta. Anote los colores que observe, en la tabla al final del procedimiento. Guarde las soluciones patrón y continúe con la preparación de muestras. (LAS SOLUCIONES PATRÓN LE SIRVEN DE COMPARACIÓN) Preparación de muestras Papa. Tome un trozo de papa y colóquelo en un mortero. Agregue 4 ml de agua destilada y machaque con el pistilo hasta obtener jugo. Tome 4 tubos de ensayo y numérelos de 1 a 4. En cada uno de ellos coloque aproximadamente 1 ml del jugo de papa. - Tubo No. 1: agregue 1-2 gotas del reactivo de Lugol. Compare con la solución patrón y anote el resultado. - Tubo No. 2: agregue 5 gotas del reactivo de Benedict. Caliente directamente en el mechero (CUIDADO CON LAS PROYECCIONES). Compare con la solución patrón y anote el resultado. - Tubo No. 3: agregue 1-3 gotas del reactivo de Sudán III (NO AGITAR). Compare con la solución patrón y anote el resultado. - Tubo No. 4: agregue 5 gotas de reactivo de Biuret. Compare con la solución patrón y anote el resultado. • Frutas: Repita el procedimiento anterior • Aguacate: Repita el procedimiento anterior • Grasa de pollo: Repita el procedimiento anterior • Leche de lata: Repita el procedimiento anterior 54 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Anote los resultados en la siguiente tabla. Tubo 1. Lugol Tubo 2. Benedict Tubo 3. Sudán III Tubo 4. Biuret V DESARROLLAR 1. ¿Por qué el carbono es especialmente adecuado para constituir el esqueleto de las moléculas orgánicas? 2. Distinga entre los siguientes términos: • Azúcar reductor / azúcar no reductor • Enlace peptídico / puente disulfuro • Fosfolípido / glucolípido • Glucosa / fructosa / sacarosa • Hidrocarburo / carbohidrato • Polisacárido / polipéptido • Saturado / no saturado 55 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 3. ¿Cuáles son las funciones de las siguientes moléculas: glucosa, almidón y 4. 5. 6. 7. celulosa? Dibuje las fórmulas estructurales de los siguientes grupos funcionales: • Aldehído • Amino • Carboxilo • Cetona • Fosfato • Hidroxilo • Metilo Elabore un cuadro identificando los grupos funcionales principales de carbohidratos, lípidos y proteínas. ¿En qué consisten los cuatro niveles de organización de las proteínas? Resuma en un cuadro el reactivo que se utiliza y la reacción positiva para identificar azúcares reductores, almidón, lípidos y proteínas. Reactivo Biomolécula que identifica Azúcares reductores Almidón Lípidos Proteínas Reacción positiva Fundamento teórico 8. ¿Cuál es la diferencia entre una solución patrón y una muestra? Medite su respuesta y escríbala con sus palabras; es muy difícil que encuentre la solución a esta pregunta en un libro de texto. 9. ¿Qué biomoléculas espera encontrar en la papa, las frutas (piña o manzana), el aguacate y la leche? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 56 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 7. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I. INTRODUCCIÓN La membrana plasmática, que es semipermeable, permite el paso del agua entre el exterior y el interior de la célula, pero impide el movimiento del soluto. Si la concentración del medio intracelular es mayor (hipertónico) que la del medio externo, la entrada del agua producirá un hinchamiento de la célula que conocemos con el nombre de turgencia. Si por el contrario, la concentración del medio interno es menor (hipotónico) que en el medio externo, la célula pierde agua y el proceso recibe el nombre de plasmólisis. II OBJETIVO Reconocer la importancia del transporte de moléculas a través de la membrana celular III MATERIALES Cubre y portaobjetos Cebolla o de Rhoeo Agua destilada Solución salina al 5% Azul de metileno Pinzas y tijera Algodón Alcohol Bolsas de celofán Hilo fuerte Bisturí o navaja Guantes Vasos químicos Tubos de ensayo Gradilla Lancetas para extraer sangre Vaso de precipitado Microscopio Papel de filtro Papel toalla IV. PROCEDIMIENTO a. Difusión simple o Tome una bolsa de celofán y amarre fuertemente uno de sus extremos con un trozo de hilo (Figura 1) o Agregue 10 ml de agua dentro de la bolsa y agregue un poquito de azul de metileno 57 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General o Amarre muy bien el otro extremo de la bolsa y permita que el azul de metileno se mezcle de manera homogénea con el agua. Enjuague bien la bolsa. o Introduzca la bolsa dentro de un vaso químico que contenga agua; el agua debe cubrir completamente la bolsa. o Deje que el sistema repose y observe lo que ocurre después de un rato. o Interprete los resultados o Repita el procedimiento colocando solo agua dentro de la bolsa (10 ml); el azul de metileno se añadirá al agua del vaso químico. Interprete los resultados. Figura 1. La bolsa de celofán se amarra en ambos extremos b. Consecuencias de la ósmosis en células vegetales 1. Añadir unas gotas de azul de metileno (2 gotas) al vaso de precipitado 1 que contiene el agua destilada. 2. Repetir lo mismo con el vaso 2 que contiene solución salina 3. Extraer una capa de células de la epidermis de cebolla y cortar dos trocitos de 3 ó 4 mm de lado. 4. Poner los trozos de epidermis de cebolla en dos portas diferentes y rotularlos indicando 1 o 2. 5. En el porta 1 añadir sobre la muestra de cebolla, 2 ó 3 gotas de agua destilada teñida (vaso 1) 6. En el porta 2 añadir sobre la muestra de cebolla 2 ó 3 gotas de solución salina teñida (vaso 2) 7. Poner los cubres sobre ambas muestras y observar al microscopio utilizando aumentos crecientes y secar si es necesario. 58 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General DESARROLLAR 1. 2. 3. 4. 5. Explicar lo que significa medio hipotónico y medio hipertónico. Anotar las diferencias que se observar en las dos muestras Señalar las razones de dichas diferencias. ¿Cuál es la importancia de la ósmosis y la turgencia para las células? Explique las conclusiones c. Consecuencias de la ósmosis en células vegetales Parte A Coloque una gota de sangre en un portaobjetos, agréguele una gota de agua y coloque el cubreobjetos (recuerde usar guantes mientras esté trabajando con sangre) Observe inmediatamente en el microscopio antes de que las células desaparezcan. o ¿Qué le ocurrió a las células? o ¿Qué tipo de medio es éste en el que se encontraban las células sanguíneas, hipotónico o hipertónico? Parte B Coloque una gota de sangre en un portaobjetos, agréguele una gota de solución salina al 5% y coloque el cubreobjetos. Observe al microscopio. o ¿Qué le ocurrió a las células? o ¿Qué tipo de medio es éste en el que se encontraban las células sanguíneas, hipotónico o hipertónico? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 59 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 8. MITOSIS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN La mitosis (del griego mitos, hebra) es la división del núcleo celular y la correspondiente segregación cromosómica en dos núcleos hijos, que irá seguida de la división del citoplasma (esta última división se conoce como citocinesis). Este proceso se da en células eucariotas y, dentro de éstas, en las células somáticas. El resultado esencial de la mitosis es la división del genoma de la célula madre en dos células hijas. El genoma se compone de una determinada cantidad de cromosomas, hebras de ADN muy enrolladas que contienen la información genética vital para la célula. Dado que cada célula hija debe ser genéticamente idéntica a la célula madre, esta última debe hacer una copia de cada cromosoma antes de la mitosis. En la interfase, el período que precede a la fase mitótica, la célula se prepara para dividirse, acumula sustancias nutritivas, crece, y duplica su material genético. En la mitosis se reconocen cuatro fases: • • • • Profase: se caracteriza por los cambios físico-químicos del citoplasma. La célula se vuelve esférica y los cromosomas se ven como unidades individuales. Cada uno de los cromosomas constituye dos cromátides. La membrana nuclear desaparece al final de esta fase. Metafase: se completa la formación del huso acromático, formado de microtúbulos de proteínas. Los cromosomas se disponen en un plano ecuatorial. Anafase: se caracteriza por el rompimiento de centrómeros y la separación de cromátides, que constituyen ahora nuevos cromosomas. Cada uno de éstos migra hacia polos opuestos. Telofase: los cromosomas se reorganizan en dos núcleos nuevos con membranas nucleares y nucleolos; la célula inicia la citocinesis. En esta práctica los estudiantes podrán observar al microscopio las distintas fases de la mitosis en células vegetales, para lo cual realizarán montajes por medio de una técnica sencilla. 60 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General II OBJETIVOS Que el/la estudiante: 1. Aplique técnicas de coloración y fijación que permitan observar cromosomas en células de cebolla a través del microscopio. 2. Identifique diferentes fases de la mitosis en células de cebolla al observarlas a través del microscopio. III MATERIAL Y EQUIPO • • • • • • • Microscopio compuesto Mechero de alcohol Cubre y portaobjetos Tijeras Papel limpia-lentes Pinzas Agua destilada • • • Vidrios de reloj Fósforos Orceína acética en goteros • Meristemos de cebolla • Lápiz con borrador nuevo (aportado por el estudiante) IV PROCEDIMIENTO 1. Tome una raíz de cebolla y colóquela en un vidrio de reloj. 2. Separe delicadamente el meristemo terminal (aprox. 1 mm) utilizando pinza y tijera. 3. Agregue unas gotas de orceína acética y caliente suavemente, sin dejar que hierva. Es importante que el colorante no se seque; para lograrlo, debe retirar el vidrio de reloj de la llama al observar la producción de vapores blancos. Repita este procedimiento al menos 3 veces. 4. Tome el meristemo y colóquelo sobre un portaobjetos. Agregue agua destilada y coloque un cubreobjetos. Presione suavemente con el borrador de un lápiz sobre el cubreobjetos para disgregar el tejido y separar las células. 5. Examine la preparación usando el objetivo de menor aumento, para localizar el lugar donde exista más probabilidad de encontrar células en división. Una vez conseguido esto, observe con el objetivo seco fuerte. 6. Dibuje y describa lo observado. Identifique células en interfase, profase, metafase, anafase y telofase. 61 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General V DESARROLLAR 1. Defina los siguientes términos: • Cariocinesis • Célula somática • Citocinesis • Cromátide • Cromatina • Cromosoma • Cromosoma homólogo • Gen • Huso mitótico • Locus 2. ¿Cuál es la importancia de la interfase? 3. ¿Cuál es la importancia de la mitosis? 4. Esquematice y describa el ciclo celular. 5. Dibuje un esquema con las fases de la mitosis. Describa cada una. 6. ¿Cuál es la diferencia entre la citocinesis que ocurre en las células animales y la que ocurre en células vegetales? Explique y esquematice. 7. Si una célula posee 46 cromosomas y se divide por mitosis, ¿cuántos cromosomas tendrán las células hijas? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 62 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 9. MEIOSIS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN Los eucariontes unicelulares empezaron a aparearse hace cientos de millones de años, aunque nadie sabe con certeza cómo lo hicieron. La reproducción sexual es una adaptación alterna en los entornos cambiantes en la que cada individuo transmite parte de su ADN a su descendencia. Las especies que se reproducen sexualmente suelen tener un número diploide de cromosomas, ya que cada progenitor les transmite uno de cada tipo. Los dos grupos de cromosomas contienen información referente a los mismos rasgos, pero la que se refiere a un rasgo en especial no siempre es idéntica en ambos. Dentro de los cromosomas (agregaciones muy compactas de ácido nucleico) se encuentran los genes, los cuales son fragmentos de ácidos nucleicos que codifican la expresión de determinadas características en los organismos, y que son heredables de padres a hijos. Gregorio Mendel (1822-1884), un monje austriaco, fue el primer científico en aplicar de manera eficaz métodos cuantitativos al estudio de la herencia. Como se comprobará en la presente práctica, la meiosis y la fecundación mezclan información, así que una enorme variedad de rasgos nuevos se ensaya entre los descendientes de las generaciones sucesivas. La capacidad de emitir respuestas rápidas y adecuadas ante las condiciones abióticas y bióticas quizá se encuentre en alguna parte de la diversidad expresada en variación. La meiosis introduce variación mediante la alineación aleatoria de los cromosomas y la posición subsecuente de los pares de cromosomas paternos y maternos durante la metafase I. Este fenómeno, así como el entrecruzamiento, son determinantes evolutivamente pues originan diversas combinaciones de los rasgos de ambos progenitores. II OBJETIVOS Que los alumnos: o comprendan las etapas de la meiosis y los procesos involucrados en ella; o comprendan los procesos de entrecruzamiento o crossing over y segregación al azar como fuentes de variabilidad genética; o comprendan las diferencias entre la mitosis y la meiosis 63 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General III MATERIAL Y EQUIPO • • • • Recursos didácticos utilizados por el/la instructor(a) Recursos gráficos empleados por los estudiantes Hojas de papel bond Lápiz y borrador IV PROCEDIMIENTO A. Leer la teoría Durante la interfase, los cromosomas se duplican de modo que, al comenzar la meiosis, cada uno de ellos está formado por dos cromátidas hermanas idénticas. La meiosis consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, la meiosis I y la meiosis II. En la meiosis I se aparean, entrecruzan y luego separan los cromosomas homólogos, mientras que en la meiosis II se separan las cromátidas hermanas de cada cromosoma homólogo, dando lugar a células haploides como productos finales del proceso de división celular. Las dos etapas de la meiosis (meiosis I y meiosis II) están constituidas por las mismas fases que la mitosis y se identifican como profase I, metafase I, anafase I y telofase I, para la meiosis I; y profase II, metafase II, anafase II y telofase II, en el caso de la meiosis II. B. Actividades a realizar 1. Observen el siguiente video y tomen como apoyo la bibliografía de referencia y el material extraído de Internet para responder verdadero (V) o falso (F) según corresponda. Justifiquen todas las respuestas. https://www.youtube.com/watch?v=EsHfBINTWuE RESPONDER VERDADERO O FALSO a. La meiosis I es un proceso de división celular idéntico a la mitosis………_____ b. En la meiosis I, cada núcleo diploide se divide dos veces, pero los cromosomas se duplican una sola vez………………………………………………………______ c. Los productos de la meiosis I son dos células diploides………………….______ 64 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General d. En la meiosis I ocurren los procesos de crossing over y segregación al azar de las cromátidas hermanas…………………………………………………….______ e. La meiosis solo ocurre en las células diploides……………………………______ f. Los productos de la meiosis II son dos células haploides………………..______ g. En la meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen entre los núcleos de las células hijas………….______ h. La meiosis consiste en dos divisiones sucesivas que producen cuatro células hijas haploides…………………………………………………………………______ 2. Revisen el cuadro siguiente y complételo. Cuadro comparativo: Meiosis I y II Etapa de la meiosis Características del proceso Las fases son: profase, metafase, anafase y telofase. El resultado son dos células diploides. Se produce el apareamiento y separación de cromosomas homólogos. Ocurre el crossing over. Se produce la separación de las cromátidas hermanas. Ocurre la cariocinesis. Se duplica el material genético. Se separan los cromosomas homólogos. Ocurre la segregación al azar de las cromátidas hermanas. El resultado son 4 células haploides. Cada cromosoma está conformado por dos cromátidas hermanas. Meiosis I Sí No Meiosis II Sí No 65 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 3. Elaborar un mapa conceptual comparativo entre la mitosis y meiosis La mitosis y la meiosis constituyen dos tipos de división celular que poseen similitudes pero, a la vez, muestran grandes diferencias con respecto al número de divisiones celulares que ocurren durante estos procesos, los cambios que experimenta el material genético y sus productos finales. • Sobre la base de lo trabajado en las actividades 1, 2 y 3, elaboren un mapa conceptual que resuma las principales etapas de la meiosis, y un mapa comparativo entre la mitosis y la meiosis que muestre las principales diferencias entre estos dos tipos de división celular. Para ello pueden utilizar el programa Cmap Tools de sus equipos portátiles. Preguntas guía: ¿Qué procesos clave de la meiosis no deben estar ausentes en su descripción? ¿Cuáles son las principales diferencias entre la mitosis y la meiosis? ¿En qué tipo de células ocurre cada tipo de división celular? ¿Cuáles son los productos finales de la mitosis y la meiosis? ¿Cuáles son las diferencias que se establecen en relación al material genético? ¿En qué etapa intervienen células haploides y en cuál células diploides? ¿Cuáles son las diferencias en la estructura de los cromosomas de la mitosis y los de la meiosis? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 66 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 10. INTRODUCCIÓN A LA GENÉTICA Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN La genética es el estudio de la herencia, el proceso en el cual un padre le transmite ciertos genes a sus hijos. La apariencia de una persona (estatura, color del cabello, de piel y de los ojos) está determinada por los genes. Otras características afectadas por la herencia son: • Probabilidad de contraer ciertas enfermedades • Capacidades mentales • Talentos naturales Un rasgo anormal (anomalía) que se transmite de padres a hijos (heredado) puede: • No tener ningún efecto en la salud ni en el bienestar de la persona (por ejemplo, el rasgo podría simplemente ser un mechón de cabello blanco o el lóbulo de la oreja más largo de lo normal). • Tener sólo un efecto menor (por ejemplo, daltonismo). • Tener un mayor efecto en la calidad o duración de la vida. Para la mayoría de los trastornos genéticos, se recomienda asesoría genética. Es posible que muchas parejas también quieran buscar diagnóstico prenatal si uno de ellos tiene un trastorno genético. II OBJETIVO Comprender las leyes mendelianas y las características de los alelos que participan en los cruces III PROCEDIMIENTO Desarrollar los problemas que se presentan a continuación. 67 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General IV. DESARROLLO 1. De cuatro ejemplos de fenotipo Ejemplos de fenotipos 2. Indica el genotipo de los siguientes casos indicando cuál es Homocigótico dominante, Homocigótico recesivo o Heterocigótico (híbrido) Tipos GG kk Hh JJ Ll rr pp Genotipo 3. Si el pie plano es una condición recesiva y el pie con curva o llave es dominante indica con las letras R ó r el genotipo de una persona que sea: Tipo de genotipo Homocigótico dominante Homocigótico recesivo Heterocigótico o híbrido Genotipo con letras 68 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Indica los gametos diferentes que saldrían de los siguientes genotipos. 5. Genotipo Cantidad de gametos diferentes y menciónelos Gg FfGg JJRR Bbll 2 gametos diferentes // Bl - bl GGDDQQ GgBBFf DDGGTt 6. Menciona las tres leyes mendelianas 1. 2. 3. Ya que cada característica genética se podría presentar al azar tendrás la oportunidad de estudiar que tan probable es que se exprese una característica sobre otra. 69 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 7. Toma dos monedas y determina que cara representará en cada moneda un alelo dominante y la otra cara el alelo recesivo. Tíralas 25 veces y llena la siguiente tabla. Para llenar la última columna pídele a tres grupos que te den los datos de las tiradas de las monedas y junto a las de tu grupo complétala en 100 tiradas. Posición Cara + Cara Cantidad de veces Cantidad de veces Cara + Cruz Cruz + Cruz Total 25 100 8. ¿Cuál de los tres genotipos es más probable que aparezca en un individuo o población? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 70 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 11. PROBLEMAS DE GENÉTICA Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN Los seres humanos tienen células con 46 cromosomas: dos cromosomas que determinan su sexo (cromosomas X y Y) y 22 pares de cromosomas no sexuales (autosómicos). Los hombres tienen "46, XY" y la mujeres "46, XX". Los cromosomas se componen de hebras de información genética, llamadas ADN. Cada cromosoma contiene secciones de ADN llamadas genes, los cuales transportan la información necesaria para que su cuerpo produzca ciertas proteínas. Cada par de cromosomas autosómicos contiene un cromosoma de la madre y uno del padre. Cada cromosoma en un par porta básicamente la misma información, es decir, cada par tiene los mismos genes. Algunas veces, hay ligeras variaciones de estos genes. Estas variaciones se presentan en menos del 1% de la secuencia de ADN. Los genes que tienen estas variaciones se denominan alelos. Algunas de estas variaciones pueden provocar un gen que es anormal. Un gen anormal puede conducir a una proteína anormal o a una cantidad anormal de una proteína normal. En un par de cromosomas autosómicos, hay dos copias de cada gen, uno de cada padre. Si uno de estos genes es anormal, el otro puede producir suficiente proteína para que no se desarrolle ninguna enfermedad. Cuando esto sucede, el gen anormal se denomina recesivo y el otro gen en el par se denomina dominante. Se dice que los genes recesivos se heredan en un patrón autosómico recesivo. Sin embargo, si únicamente se necesita un gen anormal para producir la enfermedad, esto lleva a que se presente un trastorno hereditario dominante. En el caso de un trastorno dominante, si un gen anormal se hereda del padre o de la madre, el niño probablemente manifestará la enfermedad. A una persona con un gen anormal se la denomina heterocigoto para ese gen. Si un niño recibe un gen anormal para enfermedad recesiva de ambos padres, manifestará la enfermedad y será homocigoto para ese gen II OBJETIVO Comprender la solución de problemas de genética 71 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General III PROCEDIMIENTO Desarrollar los problemas que se presentan a continuación. IV. DESARROLLO 1. Un hombre homocigótico dominante para pico de viuda se casa con una mujer homocigótica dominante para la misma característica ¿Cómo serán los hijos? Presenta la razón genotípica y fenotípica. B=pico de viuda, b=sin pico de viuda 2. Un hombre homocigótico recesivo para color de ojos se casa con una mujer homocigótica dominante para la misma característica ¿Cómo serán los hijos? Presenta la razón genotípica y fenotípica. Q= ojos negros, q= ojos azules 3. Un padre heterocigótico para pie con curva (L) y una madre heterocigótica para pie con curva tienen un hijo. ¿Cuál es la probabilidad de tener un hijo con pie plano (l)? 4. Un hombre y una mujer, ambos con oreja pegada, se casan, ¿cómo serán los hijos? Oreja lobulada (L)= dominante , oreja pegada (l) = recesiva 72 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 5. ¿Un niño rubio, podría tener a ambos padres con el pelo oscuro? Demuéstrelo por medio de un cuadrado de Punnett. R = dominante r= recesivo 6. Prepara el pedigrí de un hombre daltónico que se casa con una mujer homocigótica dominante y tienen cuatro hijas y tres hijos. Tomando en cuenta los alelos de los padres determina el genotipo al azar de las hijas e hijos utilizando dos monedas. Utiliza la siguiente figura para completar el pedigrí. 7. La habilidad para detectar el sabor de la feniltiocarbamida (PTC) es dominante sobre aquellas personas que no pueden detectar ese sabor. Investiga en tu grupo cuantas personas son homocigóticas recesivas en la no detección del sabor del PTC. Utiliza la letra D para indicar el genotipo de los participantes de este ejercicio y recuerda que el número de grupos en tu salón lo determina típicamente una mesa. Integrantes del grupo Genotipo de los participantes Número de los otros grupos Cantidad de estudiantes homocigóticos recesivos en los otros grupos 73 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 8. Determina el número genético de los integrantes de tu mesa a partir de la siguiente tabla y la Figura 1. en la próxima página. Característica Tipo de oreja Línea en la frente Pecas en el rostro Músculos en la lengua Ángulo del dedo pulgar Dominante Lobulada Pico de viuda Presente Enrollar la lengua 45º - dedo de ponero (DP) Recesiva Pegada Línea continua Ausente No poder enrollar la lengua Ángulo recto (NDP) Número genético de los integrantes de la mesa: Integrante 1 ______ Integrante 2 ______ Integrante 3 ______ Determina tu número genético a partir de la siguiente figura. Utiliza la tabla de la página anterior como guía: 74 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Figura 1. OTROS PROBLEMAS DE GENETICA: 1. Indica cuantos gametos deben producir los siguientes genotipos y de esos gametos cuantos son diferentes. (Recuerda la formula…) Genotipo Ejemplo - FfRR Cantidad de gametos 4 gametos Cant. Gametos diferentes Menciónelos 2 gametos diferentes FR - fR TTYY GgHhLL hhAaEe ggttddTT 75 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 2. El tener huecos en los cachetes cuando una persona se sonríe es una característica dominante. Si un padre sin huecos en los cachetes se casa con una mujer con huecos en los cachetes y tienen un hijo sin huecos en el cachete, ¿cuál será el fenotipo de la madre? Demuestre esto por medio de un cuadrado de Punnet. Recuerda: a. Determina que letra usaras y cuantas letras diferentes (sin contar que sean mayúsculas y minúsculas) necesitas. b. Prepara los siguientes fenotipos para que te hagas de una idea de los genotipos de cada individuo presente en el caso. c. prepara el cuadrado de Punnet 3. Tener un dedo de más en las manos se conoce como polidactilia. Este gen es dominante, sin embargo es raro en todas las poblaciones humanas (como vez las características dominantes, no necesariamente son más abundantes). Un hombre heterocigótico para esta característica se casa con una mujer normal. ¿Cuál es la probabilidad de tener una hija con polidactilia? Usa la letra H para este ejercicio y presenta la proporción genotípica y fenotípica. 4. José no tiene la barbilla hendida pero su esposa Morticia sí. Ellos han tenido a Pochaco sin barbilla hendida. Esta característica es dominante. En esta pareja uno de ellos heterocigotic@. Presenta cual es la probabilidad de tener un hijo como Pochaco mediante un cuadrado de Punnet y presenta la proporción genotípica y fenotípica de este matrimonio usando la letra T. 4. Si en una pareja ambos son heterocigóticos para la pigmentación normal de la piel. ¿Cuál será la probabilidad de tener hijos albinos? Presenta el cuadrado de Punnet y presenta la proporción genotípica y fenotípica de este matrimonio usando la letra Q. 5. Ser zurdo es una característica recesiva. La viuda Pecla es derecha y su hija (Viklia la huerfanita) es zurda. Pecla no se acuerda si el padre de Viklia era zurdo o derecho ya que fue un matrimonio por acuerdo y el día de la boda fue el día que lo conoció por primera vez. En la luna de miel ella no se dio cuenta de ese detalle y su esposo amaneció muerto ya que la ensalada de papa estaba envenenada. Presenta por medio de un cuadrado de Punnet el genotipo de todos los aquí implicados y presenta la proporción genotípica y fenotípica de este matrimonio usando la letra G. 76 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General Familia Brukenensen Posible genotipo Sra. Pecla Sr. Abuc Srta. Viklia 7. La familia Ailati y Aisur se une en matrimonio. ¿Cómo es posible que en esta familia que nadie nunca ha padecido de daltonismo tengan al cabo de 15 años de matrimonio un hijo daltónico? Presenta por medio de un cuadrado de Punnet el genotipo de todos los aquí implicados y presenta la proporción genotípica y fenotípica de este matrimonio. 8. Es conocido en la dominancia incompleta que si unes un color con otro diferente surge un nuevo color. En el caso de un tipo de conejillo de indias tenemos el color amarillo (AA) que si lo mezclas con una blanco puro (BB), produces un conejo de pelaje color crema (AB). ¿Podrías producir conejos amarillos a partir de una pareja en donde el macho es Blanco y la hembra es crema? Presenta si esto es posible o no. 9. Se sabe que en este matrimonio ninguno de los suegros y padres de los suegros ha sufrido la enfermedad de Huntington. Siendo esta enfermedad determinada por genes dominantes indica la probabilidad de que este matrimonio tenga un hijo o hija con esta enfermedad degenerativa del sistema nervioso. Presenta un cuadrado de Punnet para explicar tu análisis. 10. La hipertricosis es una condición dominante en donde crece el cabello en todo el cuerpo, incluida toda la cara. Si un hombre heterocigótico para la hipertricosis se casa con una mujer normal, ¿cuál es la probabilidad de tener un hijo sin esta característica? 77 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 78 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 12. ANÁLISIS DE CROMOSOMAS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN Los cromosomas son estructuras que se encuentran en el centro (núcleo) de las células que transportan fragmentos largos de ADN. El ADN es el material que contiene los genes y es el pilar fundamental del cuerpo humano. Los cromosomas también contienen proteínas que ayudan al ADN a existir en la forma apropiada. Los cromosomas vienen en pares. Normalmente, cada célula en el cuerpo humano tiene 23 pares de cromosomas (46 cromosomas en total), de los cuales la mitad proviene de la madre y la otra mitad del padre. Dos de los cromosomas, el X y el Y, determinan si usted nace como niño o como niña (sexo) y se denominan cromosomas sexuales. •Las mujeres tienen 2 cromosomas X. •Los hombres tienen un cromosoma X y uno Y. La madre le aporta un cromosoma X al hijo, mientras que el padre puede contribuir ya sea con un cromosoma X o con un cromosoma Y. Es el cromosoma del padre el que determina si el bebé es un niño o una niña. Los cromosomas restantes se denominan autosómicos y se conocen como pares de cromosomas del 1 al 22. II OBJETIVO Comprender cómo están ubicados los cromosomas en los cariogramas, y la importancia de esto en la detección de enfermedades III PROCEDIMIENTO A continuación estarás analizando una serie de fotos de cromosomas humanos en busca de posibles anomalías. Esto se logra generalmente contando la cantidad de cromosomas de más o de menos que se encuentran en el genotipo de una persona. También la ausencia de una parte de un cromosoma o la presencia de un fragmento extra en un cromosoma podrían significar problemas en el desarrollo normal de un individuo. 79 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General IV DESARROLLO Esta actividad la llevaras a cabo usando el Internet, pero antes: 1. Define los siguientes términos: Cariotipo Cariograma Centrómero Cromosomas sexuales Síndrome de Klinefelter Síndrome de Turner Síndrome de Down Síndrome de Súper Hombre Síndrome de Cri-du-chat 80 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 2. Determina cuál de los siguientes Síndromes está ligado al sexo y que par de cromosomas se ve afectado. ¿Ligado al sexo? Síndrome Klinefelter SI NO Turner SI NO Down SI NO Súper Hombre SI NO Cri-du-chat SI NO Número del par de cromosomas afectado Habiendo repasado los conceptos anteriores busca el siguiente sitio en el Internet y trabaja los cariogramas que se te ofrecerán. Busca en Google: “Centro de recursos actividad de hacer cariotipos” y selecciona la primera opción que aparece. Si no tienes suerte usa la siguiente dirección http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=103715 Una vez hallas encontrado la página, sigue las instrucciones y aprende, SUERTE!!! Pero… 3. Copia tres cariogramas de los que hallas trabajado e inclúyelo con tu informe de laboratorio. 81 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 82 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 13. GENÉTICA DE POBLACIONES Y EVOLUCIÓN Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I INTRODUCCIÓN La Tierra se originó hace aproximadamente 4,500 millones de años y durante los últimos 3,800 millones de años surgieron, evolucionaron y se extinguieron las más diversas formas de organismos. Conocer los orígenes de nuestra historia como seres vivos y comprender los mecanismos que dieron lugar a la diversidad que conocemos en la actualidad requirió –y aún requiere- profundas investigaciones, debates y discusiones. Para muchas preguntas todavía no se ha encontrado respuesta y, lo que es más importante, muchas buenas preguntas aún no se han formulado. Se piensa que la vida se originó una sola vez. El naturalista inglés Charles Darwin (18091882) argumentó de manera persuasiva que todas las especies que existen en la actualidad así como las innumerables especies hoy extintas, surgieron de otras anteriores por un proceso de evolución. El concepto de evolución es la piedra angular de la biología, porque vincula todos los campos de las ciencias de la vida en un cuerpo de conocimiento unificado. La ciencia puede dar la información sobre la cual basar nuestros juicios para la comprensión de los conceptos que sirven de base a la biología. A través de esta práctica se espera que los estudiantes sean quienes formulen sus propios criterios acerca de algunos de los dilemas con los que nos enfrentamos acerca del origen de la vida y experimenten con algunas de las premisas de la teoría de la evolución. II OBJETIVOS Que el / la estudiante: Analice las diferentes hipótesis sobre el origen de la vida a través de una discusión grupal. Describa la teoría evolutiva propuesta por Darwin y las evidencias que la apoyan a través de preguntas dirigidas. Discuta con sus compañeros, luego de realizar dos experimentos sencillos, cómo la selección natural puede cambiar las características de una población. 83 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General III MATERIALES • • • • • • Frijoles negros, colorados y blancos Bolsas de papel Marcadores Papel aluminio Papel bond Cronómetro o reloj con segundero IV PROCEDIMIENTO Primera parte: genética de poblaciones y teorema de hardyweinberg Al inicio de la práctica, cada instructor(a) deberá dar una breve explicación acerca de genética de poblaciones y el equilibrio Hardy-Weinberg. Se utilizarán frijoles negros, colorados y blancos para representar individuos de una población ficticia. El color de los frijoles corresponderá al genotipo de cada individuo, para un gen que tiene dos alelos: A y a. Los frijoles negros representarán a los homocigotos dominantes (AA), los colorados representarán a los heterocigotos (Aa), y los blancos representarán a los homocigotos recesivos (aa). Originalmente, la composición genotípica de nuestra población ficticia es de 49% de homocigotos dominantes, 42% de heterocigotos y 9% de homocigotos recesivos, que constituyen la generación #1. Calcule las frecuencias de ambos alelos en la generación #1 y anótelas en su hoja de reporte. Simulación de cruces aleatorios para obtener la siguiente generación • • • • • En una bolsa de papel, meta 49 frijoles negros, 42 colorados y 9 blancos, para simular a la generación #1. Escriba “generación #1” en la bolsa. Agite la bolsa y extraiga una pareja de frijoles al azar (sin ver el interior de la bolsa). Esta pareja representa un cruce aleatorio. En la tabla 1 de su hoja de reporte, haga una marca para registrar qué combinación obtuvo en este cruce, en la columna de frecuencia de cruces. Luego regrese los dos frijoles a la bolsa. Repita 50 veces el procedimiento del inciso anterior. Suponiendo que cada pareja de individuos tuvo 2 hijos, utilice los resultados obtenidos para completar toda la tabla 1, con ayuda de su instructor(a). Todos esos hijos representan a la generación #2. Compare las frecuencias alélicas de la generación #1 con las que había calculado en el inciso 4.1. 84 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General • Utilice otra bolsa y más frijoles negros, colorados y blancos, para representar a la generación #2, según las cantidades que calculó al completar la tabla 1. Escriba “generación #2” en la bolsa. Ingreso de flujo génico a la generación #2 • • • • • • Simule un fenómeno de inmigración hacia la generación #2, agregando 30 frijoles blancos a la bolsa correspondiente. Calcule las frecuencias de ambos alelos tras esa inmigración y anótelas en su hoja de reporte. Realice 50 cruces y anote los resultados en la tabla 2 de su hoja de reporte. Suponiendo que cada pareja de individuos tuvo 2 hijos, utilice los resultados obtenidos para completar toda la tabla 2, con ayuda de su instructor(a). Todos esos hijos representan a la generación #3. Compare las frecuencias alélicas de la generación #3 con las que había calculado anteriormente. Utilice otra bolsa y más frijoles negros, colorados y blancos, para representar a la generación #3, según las cantidades que calculó al completar la tabla 2. Escriba “generación #3” en la bolsa. Reducción del tamaño de la población y selección de individuos en la generación #3 • • • • Supongamos que ocurre un fenómeno que afecta sólo a uno de los genotipos, y que reduce mucho la población. Por ejemplo, hay una plaga de cierto depredador que se alimenta casi sólo de los individuos AA. Como consecuencia, muere el 90% de estos individuos. Para simular esto, extraiga la cantidad correspondiente de frijoles negros, de la tercera bolsa. Calcule las frecuencias de ambos alelos tras esa reducción de la población, y anótelas en su hoja de reporte. Realice 50 cruces y anote los resultados en la tabla 3 de su hoja de reporte. Suponiendo que cada pareja de individuos tuvo 2 hijos, utilice los resultados obtenidos para completar toda la tabla 3, con ayuda de su instructor(a). Todos esos hijos representan a la generación #4. Compare las frecuencias alélicas de la generación #4 con las que había calculado anteriormente. 85 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General SEGUNDA PARTE: SELECCIÓN NATURAL • • • • • • Su instructor(a) le proporcionará 50 cuadrados de papel aluminio y 50 cuadrados de papel bond, de 1 cm² cada uno. Uno de los estudiantes de su grupo de trabajo deberá distribuir los 100 cuadrados sobre una pieza grande de aluminio. Otro estudiante deberá recoger en un máximo de 10 segundos (que serán cronometrados por otro compañero) todos los cuadrados que pueda (de cualquier material), uno a la vez. El grupo deberá contar y reportar el número de cuadrados de papel de aluminio y de papel bond que fueron “capturados”. Este procedimiento se repetirá con cada uno de los integrantes del grupo. Responda las preguntas de su hoja de reporte. V DESARROLLAR 1. Defina los siguientes términos: 2. frecuencia alélica 3. frecuencia fenotípica 4. frecuencia genotípica 5. ¿Cuáles son los supuestos del modelo Hardy-Weinberg? 6. ¿Cuál es la relación entre frecuencia de alelos y frecuencia de genotipos de acuerdo al modelo Hardy-Weinberg? 7. Defina el concepto “evolución” y describa las pruebas en que se basa esta teoría. 8. Indique los enunciados más importantes de las siguientes hipótesis sobre el origen de la vida: 9. Generación espontánea 10. Panspermia 11. De acuerdo a la evolución biológica, explique cómo se originaron las primeras células en la tierra primitiva. 12. Describa los enunciados de la teoría de selección natural de Darwin. 86 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General 13. Aporte una ilustración de diferentes embriones de vertebrados en las primeras etapas de su desarrollo (mínimo tres), señale las siguientes estructuras: cola y hendiduras branquiales. 14. Investigue y describa cómo el registro fósil provee evidencia de la evolución. 15. ¿Qué son las estructuras homólogas y estructuras análogas? Dé algunos ejemplos. 16. Resuma de qué manera los científicos deducen relaciones evolutivas a partir de secuencias de aminoácidos en proteínas o de la secuencia de nucleótidos en el ácido desoxirribonucleico (ADN). 17. ¿Qué significa el concepto filogenia? INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Resultados de las experiencias o Respuestas a las preguntas (Si las hay) Conclusión Bibliografía 87 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General PRÁCTICA 14. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Facilitadora: Dra. Vanessa V. Valdés S. I. INTRODUCCIÓN Los biólogos se enfrentan con la enorme tarea de clasificar, determinar e intercambiar información acerca de la vasta diversidad de organismos con la que los seres humanos, recién llegados en un sentido evolutivo, compartimos el planeta. Para esto, los biólogos deben disponer de un sistema de clasificación que les permita nombrar y agrupar a las especies descriptas de una manera lógica, objetiva, económica y no redundante. La construcción de un sistema como éste no es trivial si consideramos que, como mínimo, existe un número de especies sin clasificar similar al número de especies ya descriptas -alrededor de 1 millón y medio-. Por siglos, los naturalistas han intentado describir y explicar la diversidad del mundo natural. A esta tarea se la ha denominado sistemática. Designadas con un nombre genérico y un adjetivo modificador, las especies son las unidades básicas de clasificación biológica. Aunque en latín especie simplemente significa "tipo" y, por lo tanto, en el sentido más simple, las especies son tipos diferentes de organismos, se utiliza el término especie en sentidos distintos. La taxonomía permite organizar la diversidad de cualquier conjunto de objetos, ya sean libros de una biblioteca, víveres de una estantería o las especies de un ecosistema. De donde se deduce que existen diferentes formas de clasificar en esta primera práctica nos ocuparemos de las más simples formas de clasificar. Para clasificar ordenadamente a los organismos se utilizan las claves taxonómicas. Las claves taxonómicas son instrumentos diseñados por especialistas en los diferentes grupos de organismos, para facilitar su identificación. Las claves incluyen, de manera ordenada, las características del taxón, mostradas en forma de pares contrastantes. Es decir, para cada carácter, se presentan siempre dos y solamente dos, variantes contrastantes. 88 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General II. OBJETIVO Comprender el uso adecuado de claves taxonómicas. III. MATERIALES o Fotos de animales (10) o Animales invertebrados y vertebrados (10) IV. PROCEDIMIENTO 1. En cualquier clave dicotómica, todos los dilemas están ordenados mediante un número en el margen izquierdo. Constan de dos proposiciones que se excluyen mutuamente y que llevan el mismo número. Observando detenidamente el ejemplar, hay que admitir una y rechazar la otra. 2. La proposición elegida te remite, mediante un número en el margen derecho, a otra alternativa frente a la que se tiene que volver a optar, y así vamos progresando mediante el número del margen derecho, hasta llegar a su precisa determinación. 3. Si al llegar a un dilema observamos que no coincide con nuestro ejemplar ninguna de las características descritas en las dos proposiciones, significa que se ha seguido un camino falso. Entonces, hay que retroceder en la clave hasta el dilema en el que no se eligió correctamente la proposición, o bien, empezar de nuevo. 4. Es importante tener claro el significado de los términos que aparezcan en las proposiciones antes de seguir avanzando porque nos evitará llegar a un resultado erróneo. 5. Trabaje con la Clave taxonómica que se encuentra a continuación. 89 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General IV. DESARROLLAR EJEMPLO DE CLAVE DICOTÓMICA DE ALGUNOS PHYLA Y CLASES DEL REINO ANIMAL 1. Sin simetría, forma irregular. Pared corporal perforada por multitud de poros entra el agua [poros inhalantes] o sale [ósculo, de mayor diámetro],carecen de tejidos organizados, generalmente fijos.......................................................................... ......PHYLUM PORÍFEROS 1. Presentan simetría radial o bilateral, con tejidos organizados, fijos o libres ........................[2] 2. Pared corporal con un solo orificio: cumple las funciones de boca y ano. Simetría radial. Con células urticantes Pueden presentar dos aspectos diferentes: pólipos [fijos al substrato] y medusas [vida libre]...............................................................................PHYLUM CNIDARIOS 2. No presentan las características anteriores...................................................................................[3] 3. Cuerpo generalmente cubierto de placas calcáreas fijas o móviles; presentan pies ambulacrales tubulares; simetría bilateral en estado larvario y con simetría radial la mayoría de los adultos. Marinos...................................................................PHYLUM EQUINODERMOS 3.No presentan las características anteriores...................................................................................[4] 4. Animales de cuerpo blando, no segmentado, formado por cabeza[salvo excepciones], pie y masa visceral; presentan un repliegue, el manto, que segrega una concha calcárea externa, de forma variable, puede ser entera, formada por dos valvas o desaparecer secundariamente; los acuáticos respiran por branquias, los terrestres el manto deja una la cavidad que se comunica con el exterior por medio de un poro que hace las veces de "pulmón" ............................................................................................................................ PHYLUM MOLUSCOS [5] 4. No presentan las características anteriores ................................................................................[7] 5. Presentan una concha dividida en dos mitades y articulada dorsalmente por la charnela; acéfalos [sin cabeza]; pie en forma de hacha;órganos sensoriales en el borde del manto; respiran por branquias laminares; marinos [algunos de agua dulce]; se alimentan mediante filtración del agua......................................................................................................CLASE BIVALVOS 5. No presentan las características anteriores ..................................................................................[6] 6. Cabeza con dos pares de tentáculos: los mayores llevan los ojos y los otros son táctiles; boca con rádula [lengua] con multitud de picos que utilizan para capturar el alimento; pie plano encima del que se encuentra el estómago; concha formada por una sola valva arrollada en 90 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General espiral; en algunos hay un opérculo permanente; generalmente herbívoros; acuáticos o terrestres ........................................................................................................CLASE GASTERÓPODOS 6. Pie dividido en varios tentáculos [que rodean a la cabeza], con ventosas en sus extremos; boca con rádula con mandíbulas córneas [picos de loro]; con concha interna [pluma] o carecen de ésta; respiración branquial; acuáticos......................................................CLASE CEFALÓPODOS 7. Forma cilíndrica, cuerpo segmentado externamente e internamente; cada uno de los segmentos contiene órganos reproductores y digestivos. Presentan púas cubiertas de quitina que pueden utilizar para la locomoción............................................................. PHYLUM ANÉLIDOS 7. No presentan las características anteriores............................................................................... [8] 8. Presentan patas articulados. Cuerpo dividido en partes diferenciadas, con un tegumento externo endurecido por quitina y en ocasiones presentan incrustaciones de carbonato cálcico...........................................................................................................PHYLUM ARTRÓPODOS [9] 8. Simetría bilateral a partir de un eje: la columna vertebral [integrada por vértebras que rodean a la médula espinal], que constituye un esqueleto interno que les sirve de soporte y protección; presentan el sistema nervioso en posición dorsal; cuerpo con al menos tres regiones; cabeza con cráneo que encierra al encéfalo y órganos de los sentidos pares ............... .............................................................PHYLUM CORDADOS / SUBPHYLUM VERTEBRADOS [12] 9. Cuerpo dividido en dos partes cefalotórax y abdomen; cefalotórax con 4 pares de patas articuladas; apéndices bucales: 2 quelíceros y dos pedipalpos; respiración filotraqueal o por libros pulmonares; sin mandíbulas ni antenas....................................................CLASE ARÁCNIDOS 9. Con uno o dos pares de antenas; mandibulados; nunca con quelíceros ..............................[10] 10. Tegumento externo, con incrustaciones de CO3Ca; ojos pedunculados y dos pares de antenas [uno de antenas y otro de anténulas]; varios pares de patas de diferente tamaño; respiración branquial o cutánea; sufren mudas al ir creciendo .................CLASE CRUSTÁCEOS 10. No presentan las características anteriores.............................................................................[11] 10. Tegumento externo, con incrustaciones de CO3Ca; ojos pedunculados y dos pares de antenas [uno de antenas y otro de anténulas]; varios pares de patas de diferente tamaño; respiración branquial o cutánea; sufren mudas al ir creciendo .................CLASE CRUSTÁCEOS 10. No presentan las características anteriores.............................................................................[11] 11. Cuerpo formado por dos partes: cabeza y tronco; cabeza con un par de antenas y dos ojos simples; tronco formado por muchos segmentos articulados, portadores de patas articuladas los 91 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General apéndices del primer segmento tienen forma de gancho y son venenosos; respiración traqueal ....................................................................................................................................CLASE MIRIÁPODOS 11. Cuerpo dividido en tres regiones: cabeza tórax y abdomen; cabeza con oocelos, ojos compuestos, un par de antenas y boca mandibulada; tres pares de patas articuladas que se localizan en el tórax; respiración traqueal; generalmente sufren metamorfosis en su desarrollo; presentan alas salvo excepciones............................................................................CLASE INSECTOS 12. Animales con su temperatura corporal variable [Poiquilotermos, mal denominados animales de "sangre fría], dependiendo del medio para su regulación...................................... ..[13] 12. Animales con su temperatura corporal constante [Homeotermos, mal denominados animales de "sangre caliente"] .............................................................................................................[15] 13. Piel con escamas o espículas dérmicas, raramente desnuda; extremidades, cuando existen, transformadas en aletas; vida exclusivamente acuática; respiración branquial; fecundación generalmente externa; ovíparos y ocasionalmente ovovivíparos................................. CLASE PECES 13. No presentan las características anteriores................................................................................[14] 14. Piel lisa, fina y desnuda presentando glándulas mucosas; presentan cuatro extremidades; la lengua, muy eficaz para capturar presas, se une por delante al suelo de la boca; respiración branquial en estado larvario y pulmo nar y cutánea de adultos; algunos machos emiten sonidos [croan]; la fecundación puede ser externa o interna; ovíparos,,excepcionalmente ovovivíparos;el desarrollo se realiza con metamorfosis........................................CLASE ANFIBIOS 14. Piel cubierta por escamas, escudos o placas óseas; cuerpo alargado; las extremidades, cuando las tienen, se insertan lateralmente lo que les obliga a reptar; respiración pulmonar presentando algunas especies sacos aéreos, como inicio evolutivo de la clase Aves; corazón con dos aurículas y un ventrículo; fecundación interna; ovíparos u ovovivíparos [algunas serpientes y lagartos].....................................................................................................CLASE REPTILES 15. Piel cubierta de plumas que les permiten mantener su temperatura; extremidades anteriores convertidas en alas; boca en forma de pico córneo carente de dientes; los pulmones presentan unas formaciones especiales: los sacos aéreos; fecundación interna; ovíparos; esqueleto ligero ....................................................................................................................................................CLASE AVES 15. Piel cubierta de pelo que es sustituido por grasa en las especies marinas; presentan glándulas mamarias que, en la hembra, secretan leche para amamantar a las crías; respiración pulmonar, presentando alvéolos pulmonares; tienen un diafragma que separa el tórax del 92 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General abdomen; corazón constituido por cuatro cavidades independientes; fecundación interna; vivíparos salvo excepciones [los Monotremas] .............................................. CLASE MAMÍFEROS INFORME DE LABORATORIO Portada Introducción Objetivo Resultados o Modelo de resultados Organismo Clasificación Características morfológicas predominantes más Conclusión Bibliografía 93 Dra. Vanessa V. Valdés S. Curso: Biología General BIBLIOGRAFÍA Alexander, Peter y otros. Biología. Prentice Hall. Audesirk, Teresa.1996. Biología. La Vida en la Tierra. 4ta edición. Prentice Hall. México. Kimball, John. 1990. Biología. 4ta edición. Addison-Wweley Iberoamericana. Wilmington, Delaware, E.U.A. Audesirk, Teresa.1996. Biología. La Vida en la Tierra. 4ta edición. Prentice Hall. México. Villé, Claude; Biología, Nueva Editorial Interamericana S.A., Séptima Edición, México. Otto, J.H.; Biología Moderna, Mc Graw Hill, Onceava Edición. México. 94 Dra. Vanessa V. Valdés S.
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