Guiones de Biología (ALECOP) by elvira gonzalez

B1 BIOLUMINISCENCIA – BARRA DE LUZ QUÍMICA Tema(s)

BIOQUÍMICA

Tiempo estimado

300 min.

 Objetivo El Objetivo de esta actividad de laboratorio es de mostrar las propiedades de una interesante reacción química: la bioluminiscencia.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos Otros

Software general de captación y análisis Sensor Colorímetro. Cubetas (incluidas con el colorímetro) Cuchillo o cúter. Pipeta. Tubos de ensayo de cabeza roscada Equipo de protección Agua destilada (para calibración) Acido Acético (5%) Amoniaco o similar. Barra luminosa.

 Información inicial La bioluminiscencia es la capacidad de un organismo para producir luz por medio de una reacción química. El calor es la forma de energía más habitual en las reacciones químicas. Algunas reacciones químicas muy importantes e interesantes requieren o emiten la energía en forma de luz. La fotosíntesis y la bioluminiscencia son reacciones químicas en las cuales la luz es el factor energético. La Fotosíntesis, una reacción endo-energética, absorbe energía luminosa para transformarla en energía química acumulada en carbohidratos. La bioluminiscencia, una reacción exo-energética, usa energía química para trasformarla en energía luminosa.

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Bioluminiscencia

La noctiluca es un alga dinoflagelar, una de las muchas clases de algas phytoplankton.. Esta alga puede producir burbujas luminosas en el agua del mar, esto se puede denominar bioluminiscencia.

Una interesante aplicación de la bioluminiscencia es un producto comercial conocido como barra Luminosa. Estos productos son normalmente barras blancas translúcidas que se activan cogiendo la barra por los dos extremos y doblándola por el medio con lo cual reaccionan los productos químicos alojados en el interior de la barra. Existen en el mercado muchas marcas de barras luminosas

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Bioluminiscencia

EXPERIENCIA  Preparación  Montaje general • •

Aparte del montaje del equipo de toma de datos (indicado en el apartado “La interface y los sensores”) no hay que hacer ningún montaje especial. Debes conseguir una barra luminosa. Este producto suele distribuirse en tiendas de material de montaña y material náutico.

 Recomendaciones de seguridad • • •

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Ponte un par de guantes de goma o látex cuando manejes los líquidos que se encuentran alojados dentro de la barra luminosa. Sigue las instrucciones para usar el equipo (Manual de utilización del equipo). Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Instalación y funcionamiento/Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor (Colorímetro) en la vía A.

 Calibración de los sensores Recomendamos que se calibre el sensor cada vez que se utilice en una serie de experimentos y/o se cambie la longitud de onda de la fuente de luz del colorímetro. El método general de calibración se basa en la determinación de dos puntos definidos y es como sigue: el 0% de transmitancia corresponde a la situación en la que la cubeta del colorímetro se encuentra vacía de contenido y la fuente de luz del mismo se encuentra apagada. El mando de selección del colorímetro se encuentra en la posición 0%T. El 100% corresponde a la situación en la que una de las fuentes de luz (un diodo led) está encendida (el mando de selección del colorímetro se encuentra en la posición correspondiente a una de los diodos led: verde, rojo o azul) y la cubeta contiene el disolvente que se va a emplear en la experiencia (normalmente agua destilada). Para llevar a cabo esta calibración sigue los pasos siguientes: 1. Toma una cubeta y llénala hasta sus ¾ partes de agua destilada. Para un correcto uso de la cubeta del colorímetro, recuerda que: • Todas las cubetas deben estar limpias y ser secadas fuera del colorímetro con papel de seda, un paño absorbente, .. Biología

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Bioluminiscencia

• No debe haber burbujas en las disoluciones contenidas en las cubetas. • Las cubetas deben manipularse siempre por el borde superior y la parte externa de las mismas, de forma que la parte que será atravesada por el rayo de luz permanezca siempre limpia. En caso contrario, el haz de luz se atenuará y dará errores en la medida. • Las cubetas tienen dos caras laterales lisas y dos estriadas. Para una correcta medición el haz de luz debe atravesar la parte lisa de la cubeta. Por lo tanto, coloca la misma de forma que la parte lisa se encuentre enfrente de la marca blanca del colorímetro situada en la parte superior derecha. La dirección marcada por esta marca es la que sigue el haz de luz monocromática. 2. Ejecuta el software general y active la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el colorímetro. 3. Sitúa el mando selector del colorímetro en la posición “0%T”. Tapa la cubeta con el tapón y colócala dentro del colorímetro en la posición indicada en el punto 1. Cierra la tapa del colorímetro. En esta situación, en la pantalla debería mostrarse el valor 0. Con ayuda de un pequeño destornillador mueve el tornillo situado en la parte derecha de la caja acondicionadora del colorímetro (según se mira e frente a la tapa en la que se encuentra el cable de salida del colorímetro) hasta que en la pantalla se muestre el valor 0. 4. Mueve el mando selector del colorímetro hasta una posición de selección de una luz monocromática. En este experimento, seleccione el diodo led de color AZUL (470 nm). Con ayuda de un pequeño destornillador mueve el tornillo situado en la parte izquierda de la caja acondicionadora del colorímetro (según se mira e frente a la tapa en la que se encuentra el cable de salida del colorímetro) hasta que en la pantalla se muestre el valor 100. El colorímetro se encuentra ya calibrado. Para mayor información, consulta la hoja de características del sensor colorímetro. Ésta es una documentación que se suministra con el sensor.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 90 minutos o más 5s Inmediato

 Desarrollo • Saca la barra luminosa de su envoltorio. Sujeta la barra verticalmente y corta la parte de arriba de la misma. En las barra hay dos compartimentos separados. En cada uno de ellos hay un reactivo diferente, de forma que si se mezclan reaccionan dando lugar a un emisión de energía luminosa. • Retira la parte de arriba de la barra. Vierte el líquido (Reactivo A) en un tubo de ensayo. Cierra el tubo de ensayo. Ten cuidado de no romper la parte inferior de la barra luminosa donde se aloja otro líquido (Reactivo B). • No olvides llevar guantes cuando manejes la barra luminosa.

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Bioluminiscencia

• Después de que el líquido haya sido vertido en el tubo de ensayo, pon el tubo (barra luminosa) bajo un chorro de agua, con el fin de limpiar el compartimento de arriba de restos del reactivo A. • Cuando el tubo esté limpio dobla la barra luminosa hasta que se rompa el precinto que separa un compartimento del otro. Usa una pipeta para pasar el líquido (Reactivo B) del interior de la barra a otro tubo de ensayo. Cierra el tubo de ensayo. • Usa una pipeta de plástico para poner 10 gotas de Reactivo A dentro de una cubeta limpia. • Añade 10 gotas de Reactivo B en la cubeta. Agita la cubeta para mezclar el Reactivo A y el Reactivo B. Cierra la cubeta. Obtención de datos – Reactivo A + Reactivo B • •

•

• • •

Pon la cubeta dentro del colorímetro y cierra la tapa. Pon el selector del colorímetro en la posición AZUL (blue, 470 nm). Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación

modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. Deja que la reacción química continúe por lo menos 90 minutos. La captación finalizará cuando haya transcurrido el tiempo definido como duración, cuando se pulse la tecla [ESC] o bien cuando se cierre la ventana en donde se están registrando los valores (ventana de captación). Una vez finalizada, se cargarán desde la interface todos los datos recogidos y se mostrará la gráfica correspondiente. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Barra luminosa: reactivos A+B Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, BIOLUM_1.SDX Retira la cubeta, tira el líquido que hay en su interior y lava y seca la cubeta.

Obtención de datos – Reactivos + Ácido • • •

Pon 10 gotas de Reactivo A en una cubeta limpia. Añade 1 gota de vinagre, o ácido acético (5%) al Reactivo A y agita la cubeta para mezclar los líquidos completamente. Añade 10 gotas de Reactivo B a la cubeta. Agita la mezcla. Tapa la cubeta. Pon la cubeta dentro del colorímetro (con la parte lisa enfrentada a la marca blanca) y cierra la tapa. Activa la opción “Captación/Repetir captación” ( ). La captación comenzará. Deja que la reacción química continúe por lo menos 90 minutos.

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Bioluminiscencia

• •

Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambair nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Barra luminosa: reactivos A+B+vinagre. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar BIOLUM_2.SDX. Retira la cubeta, tira el líquido que hay en su interior y lava y seca la cubeta.

Obtención de datos – Reactivos + Base •

• • • •

Pon 10 gotas de Reactivo A en una cubeta limpia. Añade 1 gota de amoniaco o similar al Reactivo A y agita la cubeta para mezclar los líquidos completamente. Añade 10 gotas de Reactivo B a la cubeta. Agita la mezcla. Tapa la cubeta. Pon la cubeta dentro del colorímetro (con la parte lisa enfrentada a la marca blanca) y cierra la tapa. Activa la opción “Captación/Repetir captación”. La captación comenzará. Deja que la reacción química continúe por lo menos 90 minutos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Barra luminosa: reactivos A+B+amoníaco. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar BIOLUM_3.SDX. Retira la cubeta, tira el líquido que hay en su interior y lava y seca la cubeta.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 1. Recupera el archivo BIOLUM_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ) 2. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 3. Apunta los valores mínimo y máximo en la tabla adjunta. 4. Indica si la transmitancia se incrementa o decae durante el ensayo. Calcula la diferencia en la transmitancia para cada ensayo. Apúntalo en la 3ª columna de la tabla. 5. Repite estas operaciones con los archivos BIOLUM_2.SDX y BIOLUM_3.SDX Ensay o

Mínimo (% máx)

Máximo (% máx)

Diferencia (+ o -)

1 2 3

 Cuestiones 1. ¿Cuál es el aspecto general de la gráfica Transmitancia / Tiempo para cada ensayo? Ensayo 1: Ensayo 2: Ensayo 3: 2. Explica que indica cada gráfica en los diferentes ensayos: Ensayo 1:

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Ensayo 2: Ensayo 3: •

¿Que puedes decir sobre la utilización de la bioluminiscencia por parte de algunos animales (por ejemplo: insectos) como método de comunicación?. Busca en enciclopedias, libros, Internet, etc. documentación sobre este tema.

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Bioluminiscencia

ENERGÍA CONTENIDA EN LOS ALIMENTOS Tema(s)

Bioquímica

Tiempo estimado

60min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es calcular la energía cedida cuando pequeños trozos de diferente tipo de alimentos son quemados.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de Temperatura Balanza Base y varilla de sujeción. Bote, pequeño (para el calorímetro) Pinza de sujeción Bureta. Soporte. Probeta graduada. Aro (4 pulgadas). Tapón con orificio. Varilla agitadora (2). Agua fría. Alimentos (dos tipos diferentes), por ejemplo: • Gominolas. • Cacahuetes. • Anacardos • Palomitas. Cerillas. Tablilla de madera.

Otros

 Teoría Todas las actividades que realiza el cuerpo humano requieren energía, obtenida al quemar alimentos. Existe algunos patrones de comportamiento en las cantidades de energía cedida cuando algunos cuerpos son quemados. Cuando un cuerpo se quema y calienta una cantidad conocida de agua, la cantidad de calor cedida por el cuerpo es teóricamente igual a la cantidad de calor absorbida por el agua:

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Bioluminiscencia

Q es la cantidad de energía. m es la masa de agua. c es el calor específico del agua. ∆T es el cambio de temperatura del agua.

Q = m x c x ∆T

El calor especifico del agua es: C =1

julio caloria = 4.18 gramoº C gramoº C

 Cuestiones iniciales 1. ¿Cómo es, teóricamente, la energía cedida cuando un cuerpo es quemado para calentar agua y la energía absorbida por el agua?   

Mayor. Igual. Menor

2. Un bote, que contiene 0,5 litros agua, es calentado quemando unas gominolas. La temperatura inicial del agua era de 17ºC y está aumenta hasta 21ºC. ¿Cuál ha sido la cantidad de energía cedida por las gominolas?

EXPERIENCI

 Preparación  Montaje general • • •

• • •

Aparte del montaje del equipo de toma de datos (indicado en el apartado “La interface y los sensores”) hay que hacer un montaje que se describe a continuación. Realiza dos agujeros en sitios opuestos en el bote de metal, de tal manera que una varilla de agitación pueda ser deslizada a través de dichos agujeros. Mide el peso del bote de metal vacío y guarda el valor del mismo en la sección Análisis de Datos / Tabla de Datos. Añade 50mL de agua fría en el bote y mide y guarda el peso del bote mas el agua en la sección Análisis de Datos / Tabla de Datos. • Peso del bote vacío = g • Peso del bote + agua = g Monta la anilla en la varilla de sujeción. Sobre un soporte pon una tablilla de madera. Pon un trozo de comida encima de la tablilla. La tablilla debe permitir que un trozo de comida pueda ser alojado entre la parte inferior del Bote de metal y la mesa de trabajo, por lo cual la comida puede ser quemada libremente. Coloca el bote de metal aproximadamente 2,5cm por encima del trozo de comida ajustando la anilla en la varilla soporte. La varilla de agitación debe quedar por encima de la anilla con lo que se sujetará el bote en la anilla.

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• •

Usa la pinza de sujeción para alojar el tapón. Introduce en su agujero la sonda de temperatura hasta que se toque el agua fría dentro del bote. El sensor no debe tocar el fondo del bote de metal. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Figura1

 Recomendaciones de seguridad • • •

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Sigue las instrucciones para usar el equipo. Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de temperatura en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de temperatura.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

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General 45 segundos o más 2s Inmediato

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Bioluminiscencia

 Desarrollo  Obtención de datos – Reactivo A + Reactivo B 1. Apunta que tipo de alimento estas usando para el primer ensayo en la sección Análisis de Datos / Tabla de Datos. 2. Mide el peso del trozo de comida y la tablilla de madera y apúntalo la sección Análisis de Datos / Tabla de Datos. Masa inicial: trozo de comida + tablilla de madera =

3. Prende la tablilla de madera con una cerilla y úsalo para quemar el trozo de comida. Rápidamente sitúa el trozo de comida debajo del bote de metal con agua. Deja que se caliente el agua hasta que el fuego se apague. PRECAUCION: Mantén el pelo, ropa y otros elementos alejados de las llamas. 4. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo

6. 7. 8.

PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. Deja el sensor de temperatura en el agua por lo menos 45 segundos después de que el fuego se halla acabado. Después agita el agua hasta que la temperatura deje de aumentar La captación finalizará cuando haya transcurrido el tiempo definido como duración, cuando se pulse la tecla [ESC] o bien cuando se cierre la ventana en donde se están registrando los valores (ventana de captación). Una vez finalizada, se cargarán desde la interface todos los datos recogidos y se mostrará la gráfica correspondiente. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, EALIMT_1.SDX Pesa el peso del trozo de comida carbonizada y el fijador y apúntalo en la sección Análisis de Datos / Tabla de Datos. Masa final: trozo de comida + tablilla de madera =

9. Repite el proceso de adquisición de datos con otro trozo de comida diferente. Vacía el bote de metal y llénalo con 50 ml de agua fría. 10. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar EALIMT_2.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 1. Recupera el archivo EALIMT_1.SDX. (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ) 2. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 3. Apunta los valores mínimo y máximo en la tabla adjunta.

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4. Apunta el valor Min (mínimo) de temperatura como la temperatura inicial del agua en el bote del Ensayo 1. Apunta el valor Max (Máximo) de temperatura como la temperatura final del agua en el bote de metal para el Ensayo 1. 5. Resta el valor de temperatura inicial del agua del valor de temperatura final. Determina el cambio de temperatura del agua ∆T, para el Ensayo 1. 6. Repite estas operaciones con el archivos EALIMT_2.SDX. 7. Calcula la energía absorbida por el agua, Q, para cada trozo de comida. Usa la ecuación: Q = m x c x ∆T 8. Recuerda que para el agua c = 4.18J/gºC. Convierte el valor de energía absorbida a Kilojulios (KJ) y apunta el resultado en la Tabla de Datos. 9. Resta la masa del trozo de comida carbonizada de su masa inicial para determinar el peso de comida quemada. Apunta el resultado en la Tabla de Datos. 10. Calcula la cantidad de energía, o relación de calor en Kilojulios/gramos, para cada trozo de comida. 11. Apunta los resultados de otros grupos de tu aula en la Tabla de Resultados del Aula.

 Tabla de Datos: Descripción

Ensayo 1 Ensayo 2 (__________) (__________) Masa del bote vacío g g Masa del bote + agua g g Masa del agua g g Masa inicial: Trozo de comida g g + tablilla de madera Masa final: Trozo de comida g g + tablilla de madera Cambio de masa en el trozo de g g comida Temperatura inicial C C Temperatura final C C Cambio de temperatura, ∆T C C Energía, Q kJ kJ Energía contenida en el trozo kJ/g kJ/g de comida.

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 Tabla de Resultados del Aula: Gominolas (kJ/g)

Cacahuetes (kJ/g)

Anacardos(kJ/g) Palomitas (kJ/g)

Media de Energía contenida por cada trozo de comida:

 Cuestiones. • • • •

¿Cuál es el alimento que más cantidad de energía desprende? ¿Cuál es el alimento que menos energía desprende? La energía se expresa en una unidad llamada Caloría. En una caloría existen 4.18 kilojulios. Basándote en la cantidad de energía media por cada trozo de comida, calcula las calorías que existen en un paquete de 50 gramos de cacahuetes. Dos de los alimentos utilizados en los experimentos tienen un alto contenido en grasas (cacahuetes y anacardos) y los otros dos tienen un alto contenido en Carbohidratos (gominolas y palomitas). Basándote en los resultados, que conclusión puedes sacar con respecto a los alimentos con alto contenido en grasa o en Carbohidratos?

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Bioluminiscencia

GLICOLISIS Tema(s)

Bioquímica

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es investigar el grado de glicolisis cuando la levadura cambia la sucrosa en el zumo de uva mezclado con Ethanol. Durante el proceso glicolitico se produce Dióxido de Carbono. Cuando la mezcla anterior (/Levadura, Zumo de Uva y Ethanol) se deposita en un envase y se cierra, la presión del Dióxido de Carbono aumenta en la medida en la que la levadura cambia la sucrosa en el ethanol.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de Presión Absoluta Balanza. Matraz, 250 ml. Conector. Matraz. Probeta graduada, 100 ml. Placa calefactora. Agitador magnético y Barrita giratoria. Tapón de goma con orificio (para el matraz). Tubo de goma, 1/8” (incluido con el sensor). Agua destilada. Glicerina. Zumo de Uva. Fluoruro Sódico (sólido). Levadura en polvo. Equipo de Protección.

 Información inicial La Glicolisis es un proceso anaeróbico. La Glicolisis es parte de un proceso de oxidación común que tiene lugar en casi todos los organismos vivos. Las formas de vida compleja utilizan la Glicolisis y otros procesos de oxidación para producir energía. En esta actividad, las partículas de levadura utilizarán este simple fenómeno como método de producción de energía. Las levaduras son organismos los cuales usan la glicolisis como método de producción de energía. Sus enzimas no utilizan el ciclo de Kreb o sistemas complejos de intercambio de electrones encontrados en los seres vivos. Como en casi todas las reacciones biológicas, el proceso de glicolisis es controlado por una serie de enzimas que metabolizan las moléculas de los alimentos en residuos compuestos. B1-14

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Bioluminiscencia

Las enzimas que están envueltas en este tipo de procesos químicos son, además, sensibles a multitud de condiciones físicas y químicas. Una de estas condiciones será el pH los objetos que estén en contacto con la levadura. Antes de que el proceso de glicolisis comience, una molécula de sucrosa es primero atacada por una enzima llamada zimase. La enzima rompe el lazo que une una molécula de fructosa con una molécula de glucosa. Como puede verse en la figura 1, la glucosa está a la izquierda de la enzima y la fructosa se sitúa a la derecha.

Figura1

La glucosa y la fructosa son parte de un proceso en el cual el azúcar es transformado en alcohol y dióxido de carbono.

Figura2

EXPERIENCI

 Preparación

Figura4

 Montaje general • • • • • • •

Pon una gota de glicerina en la punta de la sonda del sensor de presión e insértala en el tubo de goma. Inserta el sensor de presión en el tapón con orificio. Asegúrate de que el tapón de goma se ajusta perfectamente en la boca del matraz. Quita el tapón del matraz para poder trabajar con él separado del matraz. Pon una gota de glicerina en el extremo con diámetro ancho del tubo de goma con el conector del sensor de presión. Añade 150ml de zumo de uva en el matraz. Pon el matraz en la placa calefactora. Calienta el zumo hasta una temperatura de unos 30 o 35ºC. Mientras el zumo se calienta abre un paquete de levadura en polvo y vierte el contenido del mismo en otro matraz. Añade agua en el matraz hasta la marca de 100 ml. Agita la levadura y el agua. Deja algún tiempo hasta que la levadura se fermente. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

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Bioluminiscencia

figura3

 Recomendaciones de seguridad • • •

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Sigue las instrucciones para usar el equipo. Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de temperatura en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de temperatura.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 120 minutos o más 5s Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos – Zumo de Uva / Levadura. 11. Pasa el zumo de uva caliente al matraz o una botella. Añade una barrita agitadora. 12. Añade 10ml de levadura en polvo al zumo. Cierra el matraz con el tapón de goma. Pon el matraz en el agitador magnético. Enciende el agitador. 13. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. Deja que la levadura metabolice el zumo de uva entre 100 y 120 minutos.

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Biología

Bioluminiscencia

14. La captación finalizará cuando haya transcurrido el tiempo definido como duración, cuando se pulse la tecla [ESC] o bien cuando se cierre la ventana en donde se están registrando los valores (ventana de captación). Una vez finalizada, se cargarán desde la interface todos los datos recogidos y se mostrará la gráfica correspondiente. 15. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 16. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, GLICOL_1.SDX. 17. Tira el contenido del matraz.  Obtención de datos – Zumo de Uva / Levadura con inhibidor. Escoge una de las siguientes opciones: 1. Nivel del pH: Varía el nivel del pH en la mezcla levadura/zumo añadiendo 25ml con las siguientes disoluciones a 125ml de zumo de uva: (a) pH concentración 2, (b) pH concentración 3, (c) pH concentración 4, y (d) pH concentración 6. 2. Concentración de la levadura: varía la cantidad de levadura utilizando (a) 2g, (b) 3.5g, (c) 7g y (d) 10g. 3. Temperatura: varía la temperatura del matraz situándolo en (a) agua fria, (b) agua caliente (37.5ºC) y dejándolo en una mesa a temperatura ambiente. 4. Inhibidor: Añade 1.0g de fluoruro sódico al zumo de uva antes de calentarlo. 5. Repite el proceso de adquisición de datos para la opción que hallas escogido. 6. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar GLICOL_2.SDX. 7. Tira el contenido del matraz.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 12. Recupera el archivo GLICOL_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 13. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 14. Apunta los valores mínimo y máximo en la tabla adjunta. 15. Apunta el mínimo valor de x como Tiempo de Comienzo en la tabla de datos. Apunta el máximo valor de x como Tiempo de Finalización en la tabla de datos. 16. Apunta el mínimo valor de y como Presión Inicial en la tabla de datos. Apunta el máximo valor de x como Presión Final en la tabla de datos. 17. Calcula la diferencia de presión y apúntalo en la tabla de datos. Calcula la diferencia/cambio en tiempo y apúntalo en la tabla de datos. 18. Calcula la relación de producción de dióxido de carbono producida con la mezcla levadura/zumo de uva y apunta los resultados. Para ello divide la diferencia de Presión entre la diferencia de tiempo: Relación de Producción de Dióxido de Carbono =

Presión Final - Presión Inicial Tiempo de Finalización - Tiempo de Comienzo

19. Repite estas operaciones con el archivos GLICOL_2.SDX. 20. Recoge los datos de los resultados obtenidos por los diferentes grupos del laboratorio y compáralos con los datos que has obtenidos. Biología

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Bioluminiscencia

 Tabla de Datos: Descripción

Ensayo 1

Ensayo 2

Tiempo de Comienzo

min

Tiempo de Finalización

min

Diferencia de Tiempo

min

Presión Inicial

kPa

Presión Final

kPa

Diferencia de Presión

kPa

kPa/min

Relación de Producción de CO2

 Cuestiones. 1. ¿Cuál es la relación de producción de dióxido de carbono para la mezcla de zumo de uva y levadura? 2. ¿Cuál es la relación de producción de dióxido de carbono para la mezcla de zumo de uva y levadura cuando se le añade el inhibidor? 3. ¿Cómo describirías el efecto producido por el fluoruro sódico? 4. ¿Qué crees que pasaría a la relación de producción de dióxido de carbono si calientas la levadura hasta su punto de ebullición antes de añadir el zumo de uva?

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Biología

Bioluminiscencia

EFECTO DE LA ENZIMA CATALIZADORA Tema(s)

Bioquímica

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es investigar algunos factores que influyen en la relación de la reacción de una enzima llamada catalizador la cual transforma el peróxido de hidrógeno en agua y en oxígeno.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de Presión absoluta Balanza Vaso de Precipitados, 150 ml. Conector. Matraz, 250 ml. Probeta Graduada, 100 ml. Placa calefactora. Agitador magnético y Barrita giratoria. Motero y Mazo para Mortero (opcional) Tapón de goma con orificio (para el matraz). Tubo de ensayo, 20x150 mm. Tubo de goma, 1/8” (incluido con el sensor). Hígados de pollo. (Fuente del catalizador). Agua destilada. Ácido hidroclorhídrico (HCl), 1molar. Hielo (picado). Peróxido de hidrógeno, 3%. Hidróxido sódico (NaOH), 1 molar. Fluoruro Sódico, sólido. Equipo de Protección.

 Información inicial El Catalizador es una enzima que actúa en la respiración celular al inhibir un producto venenoso. Este producto venenoso es Peróxido de Hidrógeno (H2O2). Sin la presencia del catalizador, una célula moriría porque esta reacción química envenenaría a otras enzimas. El Catalizador reduce el substrato, peróxido, y lo transforma en agua y oxígeno como se puede ver en la siguiente reacción: 2H2O2 + Catalizador  2H2O + O2(g) + Catalizador Biología

B1-19

Bioluminiscencia

(substrato) (enzima)

(Productos)

(enzima)

Ya que el catalizador no es usado completamente en la reacción química, la misma enzima puede empezar otra reacción. Con esta actividad se medirá la relación de reducción de Peróxido de Hidrógeno (tóxico) que se transforma en inocuos productos como el agua y el oxígeno gracias al catalizador.

EXPERIENCI

 Preparación  Montaje general • • • • • • • • •

Figura4

Aparte del montaje del equipo de toma de datos (indicado en el apartado “La interface y los sensores”) hay que hacer un montaje que se describe a continuación. Pon una gota de glicerina en la punta de la sonda del sensor de presión e insértala en el tubo de goma. Inserta el sensor de presión en el tapón con orificio. Asegúrate de que el tapón de goma se ajusta perfectamente en la boca del matraz. Quita el tapón del matraz para poder trabajar con él separado del matraz. Pon una gota de glicerina en el extremo con diámetro ancho del tubo de goma con el conector del sensor de presión. Añade 15 ml de Peróxido de Hidrógeno 3% en una probeta graduada de 100ml. Llena la probeta con agua destilada hasta la marca de 85ml. Pon el contenido de la probeta en un matraz. Añade una barrita agitadora en el matraz y colócalo en el agitador magnético. Enciende el agitador y asegúrate de que barrita agitadora está en el fondo y en el centro del matraz. Utiliza el liquido que rodea los hígados de pollo o machaca un hígado de pollo entero en el mortero con 10ml de agua destilada. Usa este líquido como fuente de catalizador para los ensayos. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Figura1

 Recomendaciones de seguridad • • • B1-20

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Sigue las instrucciones para usar el equipo. Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada. Biología

Bioluminiscencia

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de temperatura en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de temperatura.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 150 segundos o más 1s Inmediato

 Desarrollo Hay cuatro partes en la obtención de datos. Parte

Descripción

Parte

Descripción

Reacción del Catalizador & Peróxido de Hidrógeno

Efectos de la Temperatura en el Catalizador

Efectos de un Ácido y una Base en el Catalizador

Efectos de un inhibidor en el Catalizador

 Obtención de datos – Reacción del Catalizador y el Peróxido de Hidrógeno 1. Añade 1 ml de liquido catalizador para diluir la solución peróxida en el matraz. Pon un tapón perforado en el matraz y pon de nuevo el matraz en el agitador magnético. Asegúrate de que el agitador magnético está encendido. 2. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 150 segundos. 3. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 4. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, CATENZ_1.SDX 5. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz.

Biología

B1-21

Bioluminiscencia

 Obtención de datos – Efectos de un ácido y una base en el catalizador. 1. Repite el proceso de adquisición de datos. Pon 100ml de solución peróxida. Añade una barrita agitadora. 2. Añade 10ml de hidróxido sódico (NaOH) al peróxido para elevar el nivel de pH antes de añadir el catalizador. 3. Añade 1ml de líquido catalizador en el matraz. Pon el tapón en el matraz. 4. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 150 segundos. 5. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 6. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, CATENZ_2.SDX 7. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz. 8. Repite el proceso de nuevo, pero añade 10ml de ácido hidroclorhídrico para diluir la solución peróxida en el matraz para bajar el nivel de pH. Añade 1ml de catalizador líquido. 9. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 3. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar GLICOL_3.SDX. 10. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz.  Obtención de datos – Efectos de la temperatura en el catalizador. 1. Repite el proceso de adquisición de datos. Pon 100ml de solución peróxida. Añade una barrita agitadora. 2. Pon 1 ml de líquido catalizador en un tubo de ensayo. Calienta el tubo en agua hirviendo durante 5 minutos. Pon el catalizador calentado en la solución peróxida en el matraz y ciérralo con un tapón de goma. 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 150 segundos. 4. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 4. 5. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, CATENZ_4.SDX. 6. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz. 7. Repite el procedimiento de obtención de datos. Pon 100ml de solución peróxida diluida en el matraz. Añade una pastilla de agitación. 8. Pon 1ml de líquido catalizador en un tubo de ensayo. Enfría el tubo de ensayo poniéndolo en hielo durante 5 minutos. Pon el líquido catalizador frío en la solución peróxida en el matraz y ciérralo con un tapón de goma. 11. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 5. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar GLICOL_5.SDX. B1-22

Biología

Bioluminiscencia

 Obtención de datos – Efectos de un inhibidor en el catalizador. 1. Repite el proceso de adquisición de datos. Pon 100ml de solución peróxida. Añade una barrita agitación. 2. Añade 0.1g de fluoruro sódico en la solución peróxida. Añade 1ml de líquido catalizador en el matraz y ciérralo con un tapón de goma. 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 150 segundos. 4. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 6. 5. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, CATENZ_6.SDX. 6. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 1. Para comparar los resultados te sugerimos que sería muy útil visualizar en la pantalla de tu PC los datos de los 6 ensayos a la vez (dos ensayos en la gráfica de la parte superior, dos ensayos en la gráfica de la mitad de la ventana y otros dos ensayos en una gráfica en la parte inferior de la pantalla (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 2. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a cada curva.

 Cuestiones. 1. ¿Qué te dice la gráfica de la reacción entre el peróxido de hidrógeno y el catalizador? 2. ¿Cuál es el efecto de añadir la base (hidróxido sódico) para elevar el nivel del pH en la solución peróxida? 3. ¿Cuál es el efecto de añadir el ácido (ácido hidroclorhídrico) para disminuir el nivel del pH en la solución peróxida? 4. ¿Cuál es el efecto de calentar el líquido catalizador antes de añadirlo a la solución peróxida? 5. ¿Cuál es el efecto de enfriar el líquido catalizador antes de añadirlo a la solución peróxida? 6. ¿Cuál es el efecto de añadir el inhibidor (fluoruro sódico), al peróxido antes de añadir el líquido catalizador a la solución peróxida? 7. Observa la gráfica con todos los resultados. Compara y contrasta la reacción del líquido catalizador con y sin el inhibidor. Señala las similitudes y diferencias que observes.

Biología

B1-23

Bioluminiscencia

FOTOSÍNTESIS Tema(s)

Biología Celular

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es medir la relación de fotosíntesis en una planta llamada Elodea, cuando es expuesta a diferente tipo de condiciones.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de Baja Presión Papel de Aluminio. Base y varilla de sujeción. Vaso de Precipitados, 1000 ml. Pinza de sujeción Bureta. Conector para el tapón de goma. Conector para el sensor. (incluido en el sensor) Cuchillo o cúter. Lámpara, 150 W. Tapón de goma con orificio (para el matraz). Tubo de ensayo, 20x150 mm. Tubo de goma, 1/8” (incluido con el sensor). Elodea. Glicerina. Vegetales. Bicarbonato sódico (NaHCO3), 3%. Agua. Equipo de Protección.

 Información inicial La fotosíntesis es un proceso químico por el cual todas las plantas y algunos seres vivos producen alimentos a partir del dióxido de carbono, agua y luz solar. El proceso de fotosíntesis es una transformación de una serie de enzimas que toman lugar en la los cloroplastos. Durante la transformación, el hidrogeno y el agua son añadidos a las moléculas de dióxido de carbono para hacer carbohidratos. La ecuación general del proceso de fotosíntesis es: Luz / Clorofila 6CO + 6HO    → C6H12O6 + 6O2 Dióxido de Carbono + Agua --------------> Carbohidrato + Oxígeno

B1-24

Biología

Bioluminiscencia

Durante las “reacciones luminosas” (o dependientes de la luz) el proceso de fotosíntesis, los cloroplastos utilizan la energía solar para dividir las moléculas de agua en iones de hidrógeno y oxígeno (fotolisis). La reacción produce ATP y NADPH2 y libera oxígeno como un producto sobrante. Este proceso es la fuente de producción de casi todo el oxígeno que existe en la atmósfera terrestre. Los científicos han mostrado, mediante isótopos como trazadores, de que el oxígeno liberado a la atmósfera proviene del oxígeno contenido en las moléculas de agua en lugar del dióxido de carbono. Las reacciones dependientes de la luz reducen el dióxido de carbono, utilizando el ATP y NAPH 2 suministrado durante el ciclo luminoso. Las reacciones no dependientes de la luz tienen lugar en el estroma del cloroplasto. El efecto más importante es que el dióxido de carbono se combina con hidrógeno para producir moléculas de carbohidratos, principalmente azucares, almidón y celulosa. La relación de fotosíntesis depende de algunas condiciones incluyendo que colores de luz son disponibles para ser absorbidos por los pigmentos en la hoja de una planta. El principal pigmento en la mayoría de las plantas es la clorofila A. La clorofila B, carotenos, y xantofilas juegan un papel secundario. Estas últimas transfieren la energía que absorben a la clorofila A en el proceso de fotosíntesis. Los pigmentos contenidos en las hojas de las plantas absorben diferentes tipos de luz. Cuando una planta se expone a la luz, en ella se produce el proceso de fotosíntesis y una respiración celular aeróbica al mismo tiempo. Cuando la planta no es expuesta a la luz, se produce una respiración aeróbica (y usa oxígeno), pero no se da el proceso de fotosíntesis.

EXPERIENCI

 Preparación  Montaje general • • • • • • • • •

Figura2

Aparte del montaje del equipo de toma de datos (indicado en el apartado “La interface y los sensores”) hay que hacer un montaje que se describe a continuación. Pon una gota de glicerina en la punta de la sonda del sensor de presión e insértala en el tubo de goma. Inserta el sensor de presión en el tapón con orificio. Asegúrate de que el tapón de goma se ajusta perfectamente en la boca del matraz. Quita el tapón del matraz para poder trabajar con él separado del matraz. Pon una gota de glicerina en el extremo con diámetro ancho del tubo de goma con el conector del sensor de presión. Corta un trozo de planta Elodea. Pon el trozo de Elodea en un tubo de ensayo. La parte del corte tiene que quedar boca arriba dentro del tubo de ensayo. Llena el tubo de ensayo hasta unos 2cm por debajo del tope con una solución de bicarbonato sódico 3%. Usa una pinza para ajusta el tubo de ensayo en la varilla de la base soporte. Cierra el tubo de ensayo con el tapón de goma. Conecta el sensor a la Interface. Llena la jarra con agua del grifo y sitúala cerca del tubo de ensayo. El agua contenida en la jarra actúa como disipador de calor.

Biología

B1-25

Bioluminiscencia

• •

Sitúa una lámpara de 150 vatios al lado de la jarra. El tubo de ensayo, la jarra y la lámpara deben estar lo mas pegados posible. No enciendas todavía la lámpara. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Figura 1.

 Recomendaciones de seguridad • • •

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Sigue las instrucciones para usar el equipo. Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de presión en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 600 segundos o más 1s Inmediato

 Desarrollo B1-26

Biología

Bioluminiscencia

 Obtención de datos – Luz Blanca. 6. Cuando estés preparado para la obtención de datos, enciende la lámpara. Ten cuidado de no tocar el tubo o perder el tapón de goma. 7. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 10 minutos. 8. Apaga la lámpara. Envuelve el tubo de ensayo que contiene la Elodea con papel de aluminio para que la luz no pueda llega a la planta. 9. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 10. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, FOTOSINT_1.SDX. 11. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz. 12. Repite el proceso de adquisición de datos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar FOTOSINT_2.SDX.  Obtención de datos – Luz Verde. 1. Añade suficiente colorante verde en el agua de la jarra hasta que el agua tenga un color verdoso medio. Cuando estés preparado para la obtención de datos, enciende la lámpara. Ten cuidado de no tocar el tubo o perder el tapón de goma. 2. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo

3. 4. 5. 6. 7.

PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 10 minutos. Apaga la lámpara. Envuelve el tubo de ensayo que contiene la Elodea con papel de aluminio para que la luz no pueda llega a la planta. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, FOTOSINT_3.SDX. Tira el contenido del matraz. Limpia el matraz. Repite el proceso de adquisición de datos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 4. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar FOTOSINT_4.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas

Biología

B1-27

Bioluminiscencia

21. Recupera el archivo FOTOSINT_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 22. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 23. Apunta la presión mínima (mínimo valor de y) y máxima (máximo valor de y) para el ensayo 1 en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 24. Calcula la diferencia entre la mínima y máxima presión y guarda este dato como Cambio Neto – Fotosíntesis (Luz Blanca) en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 25. Recupera el archivo FOTOSINT_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 26. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 27. Apunta la presión mínima (mínimo valor de y) y máxima (máximo valor de y) para el ensayo 2 en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 28. Calcula la diferencia entre la mínima y máxima presión y guarda este dato como Cambio Neto – Fotosíntesis (Sin Luz) en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 29. Suma el valor del Cambio Neto durante la fotosíntesis con el Cambio Neto durante la respiración celular aeróbica. Guarda la suma como Cambio Bruto – Fotosíntesis (Sin Luz) en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 30. Calcula la Relación de fotosíntesis – Luz Blanca multiplicando el Cambio Bruto – Fotosíntesis (Sin Luz) por 6. Guarda el resultado en la Tabla de datos 1: Luz Blanca.

 Tabla de datos 1: Luz blanca. Descripción

Valor

Presión Máxima (Luz Blanca – Ensayo 1) Presión Mínima (Luz Blanca – Ensayo 1) Cambio Neto - Fotosíntesis (Luz Blanca) Presión Máxima (Sin Luz – Ensayo 2) Presión Mínima (Sin Luz – Ensayo 2) Cambio Neto –Respiración Celular Aeróbica (Sin Luz – Ensayo 2) Cambio Bruto - Fotosíntesis (Luz Blanca) Relación de Fotosíntesis – Luz Blanca 31. Recupera el archivo FOTOSINT_3.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 32. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 33. Apunta la presión mínima (mínimo valor de y) y máxima (máximo valor de y) para el ensayo 3 en la Tabla de datos 2: Luz Verde. 34. Calcula la diferencia entre la mínima y máxima presión y guarda este dato como Cambio Neto – Fotosíntesis (Luz Verde) en la Tabla de datos 2: Luz Verde. 35. Recupera el archivo FOTOSINT_4.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ).

B1-28

Biología

Bioluminiscencia

36. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 37. Apunta la presión mínima (mínimo valor de y) y máxima (máximo valor de y) para el ensayo 4 en la Tabla de datos 2: Luz Verde. 38. Calcula la diferencia entre la mínima y máxima presión y guarda este dato como Cambio Neto – Fotosíntesis (Sin Luz) en la Tabla de datos 2: Luz Verde. 39. Suma el valor del Cambio Neto durante la fotosíntesis con el Cambio Neto durante la respiración celular aeróbica. Guarda la suma como Cambio Bruto – Fotosíntesis (Sin Luz) en la Tabla de datos 2: Luz Verde. 40. Calcula la Relación de fotosíntesis – Luz Verde multiplicando el Cambio Bruto – Fotosíntesis (Sin Luz) por 6. Guarda el resultado en la Tabla de datos 2: Luz Verde.

 Tabla de datos 2: Luz Verde. Descripción

Valor

Presión Máxima (Luz Verde – Ensayo 3) Presión Mínima (Luz Verde – Ensayo 3) Cambio Neto - Fotosíntesis (Luz Verde) Presión Máxima (Sin Luz – Ensayo 4) Presión Mínima (Sin Luz – Ensayo 4) Cambio Neto –Respiración Celular Aeróbica (Sin Luz – Ensayo 4) Cambio Bruto - Fotosíntesis (Luz Verde) Relación de Fotosíntesis – Luz Verde Cuestiones. 8. ¿En que porcentaje se relacionan la relación de fotosíntesis para la luz verde y la relación de fotosíntesis de luz blanca? 9. ¿Utiliza la fotosíntesis luz verde? 10. Los Carotenos absorben la luz azul. La Clorofila A y la clorofila B tiende a absorber la luz azul y roja. ¿Por qué la luz roja y azul, pero no la verde, aumentan el proceso de la fotosíntesis?

Biología

B1-29

Bioluminiscencia

TRANSPIRACIÓN DE UNA PLANTA Tema(s)

Biología Celular

Tiempo estimado

90min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es estudiar la transpiración de una planta.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de baja presión Papel de Aluminio. Base y varilla de sujeción. Pinza de sujeción. Bureta. Ventilador Eléctrico. Pinza de sujeción de 3 dedos. Conector para el sensor. (incluido en el sensor) Cuenta gotas. Tubo de goma. (incluido con el sensor) Glicerina. Gelatina de petróleo. Planta de semillero. Agua. Equipo de Protección.

 Información inicial La cantidad diaria de agua que las plantas necesitan para crecer y vivir es pequeña comparada con la cantidad de que se pierde a través del proceso de transpiración – la evaporación de agua en la superficie de la planta – y la gutación – la pérdida de líquidos en los tejidos capilares en los bordes de las hojas de la planta. Si el agua perdida en las hojas no fuera reemplazada por agua transportada desde las raíces de la planta, la planta se secaría y moriría.

Imagen1

El transporte de agua a través de los tejidos leñosos (xilema) en las plantas es llevada a cabo gracias a las distintas concentraciones de moléculas de agua (potencial hídrico o diferencia de presión). En una raíz, los minerales son transportados desde el suelo para acumularse en los vasos leñosos de los tejidos vasculares del tronco. Esto junto con la presión negativa (tensión de turgencia) de los tejidos B1-30

Biología

Bioluminiscencia

leñosos, hace que disminuya el potencial hídrico del xilema. Debido a esta diferencia de potencial, el agua se moverá en el tejido leñoso por osmosis, empujando el fluido a través de los vasos leñosos. Este movimiento hacia arriba da como resultado la presión radicular, pero esta presión solamente mueve el agua a una corta distancia a través del xilema. La transpiración “tira” del agua y de los minerales hacia arriba. La transpiración implica una serie de procesos encadenados: a) La concentración de las moléculas de agua en el aire que rodea la hoja de una planta es menor que la concentración de las moléculas de agua en el aire húmedo que rodea las células del mesófilo de la hoja, dando como resultado el movimiento de vapor de agua a través de los poros estomas (poros) hacia el aire que rodea la hoja. b) La concentración de moléculas de agua en los espacios de aire húmedo que rodean las células del mesófilo decrece en este momento, dando como resultado la evaporación del agua en la parte externa de las células del mesófilo. c) La evaporación del agua de la parte externa de las células del mesófilo hace que el agua sea expulsada desde la parte interna de las células del mesófilo a su parte externa. d) Las células del mesófilo tienen ahora tienen un menor potencial de agua que el xilema, dando como resultado un movimiento de agua desde el xilema hacia las células del mesófilo. e) El potencial del agua en el xilema en la parte alta de la planta se vuelve menor que el potencial del agua en el xilema en la parte inferior de la planta. f) A través de fuerzas combinadas de las diferencias en el potencial del agua, la cohesión de moléculas de agua debido a moléculas de hidrógeno, la adhesión de las moléculas de agua a las paredes de las células xilema, y la presión en la raíz, la fuerza de empuje hacia arriba en las moléculas de agua se convierte en mayor que la fuerza de gravedad, y el agua se mueve hacia arriba en la planta. g) Como el agua mueve hacia arriba el xilema, el potencial de agua en los tejidos leñosos (xilema) de las raíces disminuye. h) Cuando el potencial del agua en las raíces se vuelve menor que el que hay en la tierra que las rodea, el agua se filtrará a las raíces, permitiendo que el proceso de transpiración continúe.

EXPERIENCI

 Preparación  Montaje general • •

• •

Aparte del montaje del equipo de toma de datos (indicado en el apartado “La interface y los sensores”) hay que hacer un montaje que se describe a continuación. Aplica una gota de glicerina o saliva en la parte exterior del conector para lubricar la sonda. Conecta un extremo de la sonda del conector en un extremo del tubo de plástico que está incluido con el conector de baja presión. Ver figura 2 Asegúrate de que el tapón de goma se ajusta perfectamente en la boca del matraz. Quita el tapón del matraz para poder trabajar con él separado del matraz. Pon una gota de glicerina en el extremo con diámetro ancho del tubo de goma con el conector del sensor de presión.

Biología

Figura2

Conector Tubo con agua

Cámara de aire (2-3 cm)

Figura3

B1-31

Bioluminiscencia

• • • • • • • • • •

•

Utiliza una cuchilla o cuter para cortar el tallo de una planta de semillero 2 o 3 cm por encima de su base. Deposita el trozo de planta en una jarra con agua inmediatamente. Ver figura 3. Pela el tallo por la zona del corte con un ángulo de 45 grados, manteniendo el extremo sumergido. Rodea el tallo de la planta con un anillo de petróleo de 1cm de ancho a unos 5cm del extremo. Asegúrate de que la gelatina no toca el extremo cortado de la planta. Dobla el tubo de plástico en forma de U. Utiliza un cuentagotas para llenar el tubo con agua hasta que el agua alcanza un nivel de 2cm por debajo del tope de los extremos en forma de U. Levanta el extremo del tubo que tiene el conector hasta que el nivel del agua alcance el extremo abierto del tubo. Tapona con el dedo el extremo del tubo e introduce este en un bol de agua. Retira el dedo e introduce el extremo del tallo de la planta en el tubo, el extremo cortado primero, en el agua hasta que la gelatina de petróleo toque el tubo. Evita producir burbujas de aire en el tubo. Extiende la gelatina de petróleo alrededor del extremo del tubo para crear un cierra hermético entre el extremo superior del tubo de plástico y el tallo de la planta. Asegura la posición de la planta de semillero en posición vertical mediante una pinza sujetada en la varilla de la base soporte. Monta el sensor de presión sobre la varilla soporte con una pinza de tres dedos. El conector debe estar a unos 6 cm por encima de corte superior del tallo. Esto prevendrá que el agua salpique al sensor. Inserta un extremo del conector en el tubo y el otro extremo en el sensor. Conecta el sensor al interface y después gira la ruleta de selección en sentido horario hasta que haga click (sobre ¼ de vuelta). Asegurate de que no entra agua en el sensor de Presión. Debería haber una bolsa de aire de unos 3 o 4 cm entre el nivel del agua y el sensor de Figura4 presión. Ver figura 4. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Figura 5.

 Recomendaciones de seguridad • • B1-32

Viste equipo de protección mientras manejes los productos químicos. Sigue las instrucciones para usar el equipo. Biología

Bioluminiscencia

• •

Utiliza todos los productos químicos de manera apropiada. Ten cuidado cuando manipules el cuchillo o la cuchilla durante la experiencia.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de presión en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 500 segundos o más 1s Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos para la transpiración. Sin ventilador. 13. NO MUEVAS el sensor de presión de la varilla de la base soporte mientras se obtienen datos. 14. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 500 segundos. 15. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 16. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, TRANSP_1.SDX.

 Obtención de datos para la transpiración. Con ventilador. 8. Sitúa el ventilador eléctrico por lo menos a 1 metro de la planta de semillero. Enciende el ventilador a su menor potencia para que genere una suave brisa sobre la planta. 9. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” (

Biología

). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado

B1-33

Bioluminiscencia

Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 500 segundos. 10. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 11. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, TRANSP_2.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 41. Recupera el archivo TRANSP_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 42. Activa la opción “Representación/Zoom” (

3. 4. 5. 6. 7.

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. Mueve el cursor dentro de la gráfica a unos 20 segundos en el eje X. Para este valor de X (tiempo) el valor de Y indicará la presión. Apunta el valor de Presión en este punto como Presión inicial en la tabla de datos. Apunta el valor del tiempo como t1. Repite el proceso de análisis de datos en la curva cerca del final del ensayo. Apunta el valor de la presión como Presión Final. Apunta el valor del tiempo como t2.en la tabla de datos. Calcula y apunta en la tabla de datos el cambio de presión durante el intervalo de tiempo (∆t). Recupera el archivo TRANSP_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos para el ensayo de datos. Apunta los valores inicial y final de la presión y sus correspondientes tiempos en la sección de datos. Calcula el cambio de presión por segundo para el ensayo de transpiración con el ventilador encendido.

 Tabla de datos : Ensayo de Transpiración Sin Ventilador Con Ventilador

Presión Inicial

Presión Final

t1 (s)

t2 (s)

∆t (s)

Cambio en Presion/seg

 Cuestiones. 11. ¿Cuál es la relación de cambio de presión en el tubo de plástico? ¿Existe una disminución de la presión en el tubo debido a un incremento o disminución en agua perdida a través de las estomas de la planta de semillero? Justifica la respuesta. 12. ¿Afecta el ventilador a la relación de cambio de presión? Explica como afecta el ventilador a la transpiración. ¿Qué efecto natural simula el ventilador? 13. Describe algunas adaptaciones que permiten a las plantas minimizar la pérdida de agua de sus hojas.

B1-34

Biología

Bioluminiscencia

RELACION ENTRE EL EJERCICIO Y PULSO Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es determinar como la realización de un ejercicio físico afecta al ritmo cardiaco y al tiempo de recuperación.

 Material necesario Equipamiento ExAO Material general de laboratorio

Software general de captación y análisis Sensor de ritmo cardiaco.

SILLA O CAMILLA

Productos químicos y reactivos Otros

 Información inicial Habrás experimentado la sensación de que corazón late fuertemente cuando llevas a cabo una actividad física. Tu sistema nervioso controla tu cuerpo entero y envía señales a tu corazón para que lata más rápido en respuesta a una subida en la actividad física. El ritmo cardiaco mide las pulsaciones a las cuales el corazón está latiendo. El tiempo de recuperación es el tiempo necesario que el corazón vuelva a su estado de reposo.

Imagen1

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general •

Ponte el sensor de ritmo cardiaco en el lóbulo de tu oreja. Hay una pequeña lámpara en el sensor, así que deberás de sentir un cierto calor en tu oreja. Activa la opción “Ccaptación/Monitorizar” ( reposo.

Biología

) para comprobar el sensor de ritmo cardiaco y buscar tu pulso en

B1-35

Bioluminiscencia

• • •

Observa la gráfica Voltage/Tiempo en tu PC y el valor del ritmo cardiaco en el display de dígitos. Puede llevar algunos segundos para que la lectura se estabilice. Si la gráfica Tensión/Tiempo es plana, trata de ajustar mejor el sensor en el lóbulo de tu oreja. Cuando este seguro de que el sensor de ritmo cardiaco funciona perfectamente, pulsa en el tecla escape [ESC]. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Figura 2. Nota: esta actividad requiere de una persona cuyo ritmo cardiaco este siendo medido llevando a cabo la práctica de un ejercicio físico por algunos minutos. No llevar a cabo esta la actividad física puede ser perjudicial para la salud de la persona que lo realiza.

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de ritmo cardiaco en la vía A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de ritmo cardiaco.

 Parámetros de la captación B1-36

Biología

Bioluminiscencia

Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 20 milisegundos o más 1s Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos para ritmo cardiaco en relajación. 17. Relájate en una silla durante un minuto aproximadamente. Cuando estés preparado comienza la obtención de datos. 18. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 60 segundos. 19. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 20. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RCARD_1.SDX.

 Obtención de datos después de hacer ejercicio físico. 12. En esta prueba medirás el ritmo cardiaco durante el periodo de recuperación después de haber realizado una actividad física. Antes de comenzar, quítate el sensor de la oreja. Levántate y empieza a correr en el aula para elevar tu ritmo cardiaco. Continua corriendo durante dos minutos aproximadamente. Tras un par de minutos vuelve a sentarte y colócate el sensor y cuando estés preparado comienza la obtención de datos. 13. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 60 segundos. 14. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 15. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RCARD_1.SDX. 16. Quítate el sensor de la oreja.

Biología

B1-37

Bioluminiscencia

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 43. Recupera el archivo RCARD_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 44. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 45. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 46. Apunta el valor ritmo cardiaco mínimo (mínimo valor de y), máximo (máximo valor de y) y medio para el ensayo 1 en la Tabla de datos. 47. Calcula la diferencia entre la mínima y máxima presión y guarda este dato como Cambio Neto – Fotosíntesis (Luz Blanca) en la Tabla de datos 1: Luz Blanca. 48. Recupera el archivo RCARD_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos para el ensayo de datos. Apunta los valores mínimo, máximo y medio de ritmo cardiaco en la Tabla de datos. 49. Calcula la relación de recuperación después del ejercicio. Determina el cambio en el ritmo cardiaco (máximo – mínimo). La obtención de datos es de 60 segundos, o un minuto, así que la variación de ritmo cardiaco es el Tiempo de Recuperación por minuto. Apunta tu relación de recuperación en la Tabla de datos.

 Tabla de datos Ritmo Cardiaco

Reposo

Tiempo de Recuperación

Mínimo

ppm

Máximo

ppm

Media

ppm

Relación de recuperación = _____________ ppm.

 Cuestiones 14. ¿Qué has controlado en el experimento? 15. ¿Cuál es la influencia del ejercicio físico en tu ritmo cardiaco? 16. ¿Cómo afectan diferentes tipos de actividades físicas al ritmo cardiaco y al tiempo de recuperación en el resto de grupos del laboratorio? 17. ¿Existe alguna diferencia entre el ritmo cardiaco y el tiempo de recuperación entre los chicos y chicas de tu clase?.

 Sugerencias de ampliación 1. Calcula el pulso utilizando el método de la muñeca. Sitúa el dedo índice y medio de tu mano izquierda en tu muñeca derecha. Encuéntrate el pulso. 2. Cuenta el numero de pulsaciones para un intervalo de tiempo. Numero de pulsaciones = ___________ Intervalo de tiempo = ____________ s 3. Determina tu ritmo cardiaco.

B1-38

Biología

Bioluminiscencia

Ritmo cardiaco = _________ pulsaciones /s 4. Repite los pasos 2 y 3 un par de veces y determina el ritmo cardiaco medio. Compara el valor calculado con los valores obtenidos a partir del sensor de ritmo cardiaco.

Biología

B1-39

Bioluminiscencia

REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA CORPORAL Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es estudiar como tu cuerpo regula su temperatura interna.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de temperatura. Reloj. Guantes. Manoplas. Regla.

PEQUEÑO VENTILADOR (O SECADOR DE PELO QUE PUEDA GENERAR AIRE FRÍO). Gomas elásticas (pequeñas). Cinta adhesiva.

Otros

 Información inicial Tu cuerpo produce calor metabólico como resultado de cada reacción que ocurre dentro del mismo. Cuanto más intensas sean las actividades físicas que realices, mas calor producirá tu cuerpo. Tu cuerpo desprende calor producido por reacciones metabólicas para mantener la temperatura corporal interna. Tu temperatura corporal debe permanecer relativamente constante gracias a que tus encimas trabajan apropiadamente a 37ºC.

EXPERIENCI

Imagen1

 Preparación  Montaje general B1-40

Biología

Bioluminiscencia

1. Envuelve el sensor de temperatura del canal A con una pequeña goma elástica, a aproximadamente ¼” de la punta. La goma elástica permanecerá en la punta del sensor de temperatura durante el proceso de obtención de datos en el cual se mide la temperatura del aire que envuelve a tu piel. 2. Ajusta el sensor de temperatura a tu mano con cinta adhesiva. Ajusta el cable del sensor de tal manera que tu brazo que te puedas poner un guante o manopla en tu mano sobre el sensor. Asegúrate de que la punta del sensor no toca tu piel. 3. Flexiona tu mano hacia atrás de tal manera que la goma elástica no esté tocando la palma de tu mano. No dejes que la palma de tu mano haga contacto con la goma elástica en la punta del sensor mientras se está llevando a cabo el proceso de obtención de datos. (Tu meta es comenzar la obtención de datos de ambos sensores con la misma temperatura aproximadamente). • El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Imagen 2.

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta los dos sensores de temperatura en los canales A y B.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de temperatura.

Biología

B1-41

Bioluminiscencia

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 4 minutos o más 1s Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos. Efectos del Aire. Sin contacto con la piel. 21. Sujeta el sensor de temperatura conectado al Canal B en una posición paralela a tu mano pero su punta no tiene que tocar nada. 22. Flexiona tu mano hacia delante de tal manera que la piel de la palma de tu mano haga contacto con la goma elástica que envuelve la punta del sensor de temperatura. (La punta del sensor debería estar muy cerca de tu piel, pero no debería de tocarla). 23. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 4 minutos. • El sensor de temperatura del Canal A medirá la temperatura justo encima de la piel de la palma de tu mano. El sensor de temperatura del Canal B medirá la temperatura ambiente. Observa las dos lecturas de temperatura. 24. Después de dos minutos, enciende el ventilador. Pon la mano y el sensor de temperatura del canal B frente al ventilador (aproximadamente 30 cm). Continua la obtención de datos durante otros dos minutos. 25. Pulsa el la tecla de escape [ESC] para detener la obtención de datos. 26. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 27. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RTEMPC_1.SDX. 28. Apaga el ventilador. Flexiona tu mano hacia atrás de tal manera que la punta del sensor esté separada de la punta de tu mano. 29. Activa la opción “Captación/Monitorizar” ( ). Observa ambas lecturas hasta que ambos sensores muestren aproximadamente la misma temperatura. 30. Cuando ambos sensores muestren aproximadamente la misma temperatura, pulsa en la tecla escape [ESC] y prepárate para el próximo proceso de obtención de datos.

 Obtención de datos. Efectos del Aire. Sin contacto con la piel. 1. Quita cuidadosamente la goma elástica de la punta del sensor. 2. Flexiona tu mano hacia delante de tal manera que la piel de la palma de tu mano toque la punta del sensor. Pon el sensor del Canal B paralelo a tu mano pero sin que su punta toque nada. 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” (

B1-42

). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado

Biología

Bioluminiscencia

4. 5. 6. 7. 8.

Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 4 minutos. Después de dos minutos, enciende el ventilador. Pon la mano y el sensor de temperatura del canal B frente al ventilador (aproximadamente 30 cm). Continua la obtención de datos durante otros dos minutos. Pulsa el la tecla de escape [ESC] para detener la obtención de datos. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RTEMPC_2.SDX. Apaga el ventilador. Flexiona tu mano hacia atrás de tal manera que la punta del sensor esté separada de la punta de tu mano.

9. Activa la opción “Captación/Monitorizar” ( ). Observa ambas lecturas hasta que ambos sensores muestren aproximadamente la misma temperatura. 10. Cuando ambos sensores muestren aproximadamente la misma temperatura, pulsa en la tecla escape [ESC] y prepárate para el próximo proceso de obtención de datos.

 Obtención

de datos. Mano dentro del guante

1. Envuelve el sensor de temperatura del canal A con una pequeña goma elástica, a aproximadamente ¼” de la punta. 2. Flexiona tu mano hacia detrás de tal manera que la piel de la palma de tu mano haga contacto con la goma elástica de la punta del sensor. Ponte el guante de tal con mucho cuidado de tal manera que el sensor quede dentro del guante. Pon el sensor de temperatura del canal B paralelo a la mano, pero ten cuidado de que la punta no toca nada. 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo

4. 5. 6. 7. 8. 9.

PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 4 minutos. Después de dos minutos, enciende el ventilador. Pon la mano y el sensor de temperatura del canal B frente al ventilador (aproximadamente 30 cm). Continua la obtención de datos durante otros dos minutos. Pulsa el la tecla de escape [ESC] para detener la obtención de datos. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RTEMPC_3.SDX. Apaga el ventilador. Quítate el guante. Retira el sensor de temperatura del canal A de tu mano cuidadosamente.

 OPCIONAL: Obtención de datos – Temperaturas de partes especificas del cuerpo. 1. Mide la temperatura de la piel en las siguientes partes de tu cuerpo: axila, codo (flexionado) y el lóbulo de la oreja. Apunta las temperaturas en Análisis de Datos/Tabla de datos opcional.

Biología

B1-43

Bioluminiscencia

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 50. Recupera el archivo RTEMPC_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 51. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 52. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 53. Mueve el cursor al comienzo de la gráfica de Temperatura para el sensor de temperatura del canal A. El eje Y muestra la temperatura del sensor. Apunta el valor inicial de temperatura del sensor de temperatura del canal A en la Tabla de Datos. 54. Mueve el cursor al comienzo de la gráfica de Temperatura para el sensor de temperatura del canal B. El eje Y muestra la temperatura del sensor. Apunta el valor inicial de temperatura del sensor de temperatura del canal A en la Tabla de Datos. 55. Mueve el cursor en la gráfica para el sensor de temperatura del canal A hasta buscar el punto de máxima temperatura durante los dos primeros minutos (antes de encender el ventilador). Apunta el valor en la Tabla de Datos. 56. Mueve el cursor en la gráfica para el sensor de temperatura del canal B hasta buscar mismo punto que en la gráfica del sensor de temperatura del canal A. Apunta el valor en la Tabla de Datos. 57. Mueve el cursor en la gráfica para el sensor de temperatura del canal A hasta buscar el punto de mínima temperatura durante los dos primeros minutos (antes de encender el ventilador). Apunta el valor en la Tabla de Datos. 58. Mueve el cursor en la gráfica para el sensor de temperatura del canal B hasta buscar mismo punto que en la gráfica del sensor de temperatura del canal A. Apunta el valor en la Tabla de Datos. 59. Recupera el archivo RTEMPC_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. (Contacto directo con la mano). 60. Recupera el archivo RTEMPC_3.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. (Guante en la mano).

 Tabla de datos: Temperatura Canal A (Mano) Ensayo

B1-44

Temperatura Canal B (Aire) 1

Temperatura Inicial

ºC

Temp. Máx. (antes de encender el ventilador)

ºC

Temp. Mín. (mientras el ventilador está encendido)

ºC

Biología

Bioluminiscencia

 Tabla de datos opcional: Posición del sensor

Temperatura

Axila

ºC

Codo (Flexionado)

ºC

Lóbulo de la oreja

ºC

 Cuestiones. Efectos del aire producido por el ventilador. 1. Para el Ensayo 1: antes de encender el ventilador, compara las temperaturas que muestran el sensor de temperatura del canal A y B cuando el sensor A esta cerca de la piel de la palma de la mano pero no llega a tocarla. 2. Para el Ensayo 1: ¿Qué le sucede a la temperatura mostrada por el sensor A cuando se enciende el ventilador? 3. Para el Ensayo 2: ¿Qué le sucede a la temperatura mostrada por el sensor B cuando se enciende el ventilador? 4. Compara el Ensayo 2 con el Ensayo 1. ¿Cuál es la diferencia cuando la punta del sensor del canal A está en contacto con la piel de la palma de la mano? 5. ¿Por qué el aire producido por el ventilador enfría tu mano? Efectos producidos por el guante de goma. 1. ¿Cómo afecta el guante a la temperatura del aire que envuelve tu mano antes de que el ventilador se encienda? 2. ¿Sientes un efecto de enfriamiento cuando te pones la mano con el guante enfrente del ventilador? ¿Mas o menos que cuando no tenías el guante? ¿Por qué? 3. ¿Qué le sucede a la temperatura del sensor del canal A cuando se enciende el ventilador? 4. Explica los conceptos de aislamiento que realiza el guante. Temperatura de Algunas partes del cuerpo. 1. ¿Cómo son las temperaturas de tu axila, codo y lóbulo de la oreja comparadas con la temperatura de la piel de la palma de tu mano?

Biología

B1-45

Bioluminiscencia

EJERCICIO FÍSICO Y RITMO RESPIRATORIO Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es estudiar la relación de respiración antes y después de realizar una actividad física.

 Material necesario

Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de baja Presión. Sensor de ritmo respiratorio. Reloj. Guantes. Manoplas. Regla.

PEQUEÑO VENTILADOR (O SECADOR DE PELO QUE PUEDA GENERAR AIRE FRÍO). Gomas elásticas (pequeñas). Cinta adhesiva.

Otros

 Información inicial El ritmo respiratorio (numero de aspiraciones por unidad de tiempo) depende de varios factores: altitud, capacidad pulmonar, salud y nivel de actividad a realizar. En grandes altitudes y esfuerzos físicos el ritmo respiratorio tiende a aumentar. Una mayor capacidad pulmonar y, generalmente, una buena salud, tienden a disminuir el ritmo respiratorio.

B1-46

Biología

Bioluminiscencia

Imagen1

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general •

• •

•

Pon la correa del sensor de respiración alrededor del abdomen de la persona cuya respiración vaya a ser medida. Ajusta la correa de tal manera que la cámara de aire este en la parte frontal. Ajuste el cinturón de tal forma que la cámara de aire quede situada sobre el pecho. Utilice el velcro del cinturón para cerrarlo de manera que quede cómodo. Conecta el tubo que hay en la cámara de aire con el sensor de baja presión. Cierra la válvula de escape (gírala en sentido horario) en la bomba de inflado. Utiliza la bomba de inflado para inflar la cámara de aire (entre 20 y 30 presiones). La correa debe estar ajustada pero no muy apretada. El montaje debe de quedarte como la siguiente figura: Imagen2

Imagen 3

Biología

B1-47

Bioluminiscencia

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de baja presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de ritmo respiratorio.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 60 segundos o más 100 milisegundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos. •

Prepárate para la obtención de datos. Hay muchas partes en esta actividad.

Nota: Para llevar a cabo esta actividad se requiere una persona a la cual se le medirá la respiración tras la realización de una actividad física. No llevar a cabo esta actividad si la actividad física a realizar puede llevar algún riesgo para la salud de la persona que la lleva a cabo.

 Obtención de datos. Ritmo respiratorio en reposo. 31. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 60 segundos. • En este caso estas midiendo el ritmo respiratorio en reposo de una persona. 32. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1.

B1-48

Biología

Bioluminiscencia

33. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RRESP_1.SDX.

 Obtención de datos. Ritmo respiratorio durante un ejercicio físico. 1. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 60 segundos. • En este caso estarás midiendo la respiración de una persona que está realizando un ejercicio físico (de tipo estático: por ejemplo, stepping aerobic). 2. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RRESP_2.SDX. • La persona que está llevando la actividad física deberá continuar hasta el inicio de la siguiente obtención de datos.

 Obtención de datos. Ritmo respiratorio durante el tiempo de recuperación. 1. Indica a la persona que pare de realizar la actividad física y tan pronto como lo haga comienza la obtención de datos. 2. Indica a la persona que se siente o que permanezca muy quieta. La persona deberá respirar lo más normal posible (no intente mantener su respiración o respirar más rápido de lo normal). 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 60 segundos. 4. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 3. 5. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RRESP_3.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 61. Recupera el archivo RTEMPC_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 62. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 63. Apunta el valor de ritmo respiratorio mínimo (mínimo valor de y), máximo (máximo valor de y) y medio para el ensayo 1 en la Tabla de datos. (Ritmo respiratorio en reposo).

Biología

B1-49

Bioluminiscencia

64. Recupera el archivo RRESP_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en la Tabla de datos (Ritmo respiratorio durante un ejercicio físico). 65. Recupera el archivo RRESP_3.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en la Tabla de datos (Guante en la mano).

 Tabla de datos: Ensayo/Ritmo de Respiración Ensayo 1: Reposo. Ensayo 2: Actividad Física. Ensayo 3: Recuperación.

Mínimo

Máximo

Media

 Cuestiones. 1. ¿Cómo es el ritmo de respiración durante cuando se está realizando un ejercicio físico y durante el tiempo de recuperación? 2. ¿Cómo cambia el ritmo de respiración durante el tiempo de recuperación?

B1-50

Biología

Bioluminiscencia

ELECTROCARDIOGRAMA (EKG) Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es demostrar un método para la medida de la actividad eléctrica del corazón – El electrocardiograma.

 Material necesario Equipamiento ExAO Material general de laboratorio Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de EKG.

SILLA O CAMILLA Electrodos de EKG (incluidos con el sensor). Toallitas de papel.

Otros

 Información inicial El sensor de EKG (Electrocardiograma) mide las formas de onda (tensiones) producidas por el corazón cuando éste se contrae. Las células musculares en descanso están polarizadas, esto significa que las células tienen una diferencia de potencial (voltaje) muy pequeña entre un lado y otro de sus membranas celulares. Imagen1

Las células cardiacas pueden despolarizarse sin un estímulo exterior, es decir, se despolarizan espontáneamente. El grupo de células que primero se despolarizan se denomina marcapasos (también conocidas como células senoaurales o nódulo SA). Estas células están localizadas en la aurícula derecha. Todas las células de ambas aurículas se despolarizan y se contraen casi al mismo tiempo. Las aurículas y los ventrículos están aislados eléctricamente los unos de los otros. Por tanto, la despolarización de las aurículas no afecta directamente a los ventrículos. Otro grupo de células localizadas en las aurículas, denominadas auriculoventriculares o nódulo AV, envían señales eléctricas a través de un fascículo especial de fibras conductoras, denominado fascículo de His, a los ventrículos. En la pared muscular de los ventrículos se encuentran las fibras de Purkinje, que

Biología

B1-51

Bioluminiscencia

consisten en un sistema especial de fibras musculares que transmiten la despolarización a todas las partes de los ventrículos casi simultáneamente. Este proceso causa un pequeño lapso de tiempo, de modo que hay una pequeña pausa después de la contracción auricular y antes de la contracción ventricular. Debido a la interconexión de las células musculares del corazón, esta onda de despolarización, contracción y repolarización se extiende a través de los músculos del corazón. Cuando una porción del corazón está polarizada y la zona adyacente está despolarizada, se produce una corriente eléctrica que se transmite por el cuerpo. Los cambios en estas corrientes pueden ser medidos, amplificados y representados gráficamente. El EKG es la representación gráfica de las corrientes eléctricas.

 El electrocardiograma. Una parte típica de un EKG es una línea plana o trazo que indica que la actividad eléctrica corporal no es detectable. Esta línea se llama Línea Isoelectrica. Una variación de esta línea indica que hay actividad eléctrica en los músculos del corazón. La primera variación de la Línea Isoeléctrica en un EKG típico es un pulso ascendente que vuelve a la Línea Isoeléctrica. Esto se llama Onda P y dura aproximadamente 0,04 segundos. Esta onda es producida por la neutralización de la aurícula y se asocia con la contracción de la misma. Después de la vuelta a la línea Isoeléctica existe una pequeña espera mientras el nodo AV del corazón se neutraliza y manda una señal a lo largo de unas fibras conductoras atrioventiculares (fascículo de His) hasta las fibras de Purkinje, las cuales neutralizan todas las partes de los ventrículos casi simultáneamente. Después de que los nodos AV neutralicen los ventrículos existe un pulso hacia abajo llamado onda Q. Inmediatamente después de la onda Q hay una fuerte subida llamada onda R seguida por una fuerte bajada de la línea llamada onda S y después vuelve a la línea Isoeléctrica. Estas tres ondas juntas se llaman complejo QRS. Este complejo es producido por la neutralización de los ventrículos y se asocia con las contracciones de los ventrículos. Después de un corto periodo de tiempo los iones químicos que han estado envueltos en la contracción de los ventrículos vuelven a sus posiciones de inicio. El movimiento de estos iones genera una onda de subida que después vuelve a la línea Isoeléctrica. Este pulso de subida se llama Onda T e indica la repolarización de los ventrículos. B1-52

Biología

Bioluminiscencia

La secuencia de la onda P a la onda T representa un latido del corazón. El número de latidos por minuto es llamado ritmo cardiaco y suele rondar las 70-80 pulsaciones (latidos) por minutos en reposo.

Imagen3 Nota: Si tu EKG no corresponde con estos valores, !NO TE ALARME! Estos números representan valores típicos y muchos corazones sanos tienen datos que se salen de estos parámetros. Lee correctamente un EKG requiere una experiencia considerable. El Sensor NO tiene un fin médico. • Intervalo P-R: 120-200 milisegundos (0,120 a 0,200 segundos). • Intervalo QRS: por debajo de 100 milisegundos (0,100 segundos). • Intervalo Q-T: por debajo de 380 milisegundos (0,380 segundos).

EXPERIENCI

 Preparación  Montaje general • • • •

Utiliza tres electrodos para la realización del experimento. Los electrodos pueden ser reutilizados pero tienden a absorber humedad (son muy higroscópicos), y por lo tanto, no es recomendable su reutilización. Los electrodos deben ser guardados en un sitio limpio y seco. Ya que la señal eléctrica producida por el corazón y detectada en la superficie corporal es tan pequeña, es muy importante que los electrodos hagan un buen contacto con la piel. Limpia las zonas de la piel donde se vayan a poner los electrodos para limpiar piel muerta o grasa. Saca los 3 electrodos de su envoltorio. Pon el primer electrodo en la muñeca derecha. Pon el segundo electrodo en el bíceps derecho. Pon el tercer electrodo en el bíceps izquierdo. (Esta es una de las posibles maneras de poner los electrodos en el cuerpo). Conecta las pinzas de cocodrilo del sensor a los electrodos:

Biología

B1-53

Bioluminiscencia

 Conecta la pinza de cocodrilo negra al electrodo que está en la muñeca.  Conecta la pinza de cocodrilo verde al electrodo que está en el bíceps derecho.  Conecta la pinza de cocodrilo roja al electrodo que está en el bíceps izquierdo. •

El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Imagen 4.

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor EKG en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de EKG.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 10 segundos o más 10 milisegundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos. 34. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( B1-54

). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Biología

Bioluminiscencia

Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 10 segundos. 35. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 36. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, EKG_1.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 66. Recupera el archivo EKG_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” 67. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 68. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda P. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 69. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda Q. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 70. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda R. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 71. Calcula el intervalo P-R y apuntalo en la tabla de datos. 72. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda S. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 73. Calcula el intervalo Q-R-S y apuntalo en la tabla de datos. 74. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda T. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 75. Calcula el intervalo de tiempo Q-T (periodo de la onda). 76. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 77. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 78. Apunta el valor mínimo, máximo y medio de Y y apúntalos en la Tabla de datos: Análisis de ritmo cardiaco.

 Tabla de datos:

Biología

Medida Inicio Onda P

Tiempo

Inicio Onda Q

Inicio Onda R

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Bioluminiscencia

Inicio Onda S

Inicio Onda T

Medida Intervalo P-R Intervalo QRS Intervalo Q-T

Tiempo ms ms ms

Tiempo Típico ms ms ms

 Tabla de Datos: Análisis del ritmo cardiaco. Medida Mínimo Máximo Medio

Ritmo (ppm)

 Cuestiones. 3. Compara los valores de los intervalos P-R, Q-R-S y Q-T con los dados en teoría. ¿Podrías explicar las diferencias obtenidas? 4. ¿Cómo es comparación la medida de ritmo cardiaco con el EKG y con el Sensor de ritmo cardiaco o con la medida directa de pulso en la muñeca o el cuello? ¿Cómo podrías explicar las diferencias?

B1-56

Biología

Bioluminiscencia

reposo y ejercicio físico

Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

30min

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es realizar el EKG a una persona cuando está en reposo, y compararlo con el EKG de la misma persona después de realizar una actividad física.

 Material necesario Equipamiento ExAO Material general de laboratorio Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de EKG.

SILLA O CAMILLA RELOJ Electrodos de EKG (incluidos con el sensor). Toallitas de papel.

Otros

 Información inicial La realización de una actividad física estimula al corazón de manera que éste late más rápidamente que cuando se encuentra en reposo. El sensor de EKG (Electrocardiograma) mide las formas de onda (tensiones) producidas por el corazón cuando éste se contrae. El EKG no es una medida directa de la actividad muscular del corazón. Sin embargo, si comparamos el EKG bajo reposo y el EKG después de realizar una actividad física pueden verse algunos cambios que tienen lugar en el periodo de las contracciones del corazón debidas al ejercicio físico.

Imagen1

 El electrocardiograma Una parte típica de un EKG es una línea plana o trazo que indica que la actividad eléctrica corporal no es detectable. Esta línea se llama Línea Isoelectrica. Una variación de esta línea indica que hay actividad eléctrica en los músculos del corazón.

Biología

B1-57

Bioluminiscencia

La primera variación de la Línea Isoeléctrica en un EKG típico es un pulso ascendente que vuelve a la Línea Isoeléctrica. Esto se llama Onda P y dura aproximadamente 0,04 segundos. Esta onda es producida por la neutralización de la aurícula y se asocia con la contracción de la misma. Después de la vuelta a la línea Isoeléctica existe una pequeña espera mientras el nodo AV del corazón se neutraliza y manda una señal a lo largo de unas fibras conductoras atrioventiculares (fascículo de His) hasta las fibras de Purkinje, las cuales neutralizan todas las partes de los ventrículos casi simultáneamente. Después de que los nodos AV neutralicen los ventrículos existe un pulso hacia abajo llamado onda Q. Inmediatamente después de la onda Q hay una fuerte subida llamada onda R seguida por una fuerte bajada de la línea llamada onda S y después vuelve a la línea Isoeléctrica. Estas tres ondas juntas se llaman complejo QRS. Este complejo es producido por la neutralización de los ventrículos y se asocia con las contracciones de los ventrículos. Después de un corto periodo de tiempo los iones químicos que han estado envueltos en la contracción de los ventrículos vuelven a sus posiciones de inicio. El movimiento de estos iones genera una onda de subida que después vuelve a la línea Isoeléctrica. Este pulso de subida se llama Onda T e indica la repolarización de los ventrículos. La secuencia de la onda P a la onda T representa un latido del corazón. El número de latidos por minuto es llamado ritmo cardiaco y suele rondar las 70-80 pulsaciones (latidos) por minutos en reposo.

Imagen2 Nota: Si tu EKG no corresponde con estos valores, !NO TE ALARMES! Estos números representan valores típicos y muchos corazones sanos tienen datos que se salen de estos parámetros. Lee correctamente un EKG requiere una experiencia considerable. El Sensor NO tiene un fin médico. • Intervalo P-R: 120-200 milisegundos (0,120 a 0,200 segundos). • Intervalo QRS: por debajo de 100 milisegundos (0,100 segundos). • Intervalo Q-T: por debajo de 380 milisegundos (0,380 segundos).

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Biología

Bioluminiscencia

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general • • • •

•

El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

Imagen 3.

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor EKG en el canal A.

Biología

B1-59

Bioluminiscencia

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de EKG.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 15 segundos o más 10 milisegundos Inmediato

 Desarrollo Nota: Para llevar a cabo esta actividad se requiere una persona a la cual se le medirá la respiración tras la realización de una actividad física. No llevar a cabo esta actividad si la actividad física a realizar puede llevar algún riesgo para la salud de la persona que la lleva a cabo.

 Obtención de datos – EKG en reposo. 37. La persona cuyo EKG vaya a ser medido debe permanecer quieta y relajada. 38. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 15 segundos. 39. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 40. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, REFIS_1.SDX.

 Obtención de datos – EKG después de realizar un ejercicio físico. 1. Quita las pinzas de cocodrilo de los tres electrodos. Deja los electrodos pegados en la persona a la cual se medirá el EKG. 2. La persona a la cual se medirá el EKG debería empezar a realizar una actividad física durante 3 minutos. Al final de los 3 minutos, la persona deberá sentarse o tumbarse. Ponle las pinzas de cocodrilo en los 3 electrodos. 3. La persona cuyo EKG vaya a ser medido debe permanecer quieta y relajada. 4. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La adquisición de datos se detendrá automáticamente a los 15 segundos. 5. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo2. 6. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, REFIS_2.SDX.

B1-60

Biología

Bioluminiscencia

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 79. Recupera el archivo REFIS_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” 80. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 81. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda P. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 82. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda Q. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 83. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda R. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 84. Calcula el intervalo P-R y apuntalo en la tabla de datos. 85. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda S. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 86. Calcula el intervalo Q-R-S y apuntalo en la tabla de datos. 87. Mueve el cursor en la gráfica EKG. Sitúa el cursor en el punto que corresponde al pico de la onda T. Apunta el valor del tiempo (mostrados en el eje X) en la tabla de datos. 88. Calcula el intervalo de tiempo Q-T (periodo de la onda). 89. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 90. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 91. Apunta el valor mínimo, máximo y medio de Y y apúntalos en la Tabla de datos: Análisis de ritmo cardiaco. 92. Recupera el archivo RRESP_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en la Tabla de datos (Ritmo respiratorio durante un ejercicio físico).

 Tabla de datos: Medida Comienza la Onda P Comienza la Onda Q Comienza la Onda R Comienza la Onda S Comienza la Onda T Medida Intervalo P-R Intervalo QRS Intervalo Q-T

Biología

Tiempo (Ensayo 1) s s s

Tiempo (Ensayo 1) s s s s s Tiempo (Ensayo 2) s s s

Tiempo (Ensayo 2) s s s s s Tiempo Típico s s s

B1-61

Bioluminiscencia

 Tabla de Datos: Análisis del ritmo cardiaco. Medida Mínimo Máximo Medio

Ritmo (Ensayo 1) ppm ppm ppm

Ritmo (Ensayo 2) ppm ppm ppm

 Cuestiones. 5. Compara los valores de los intervalos P-R, Q-R-S y Q-T durante el periodo de reposo y tras la realización de un ejercicio físico. ¿Podrías explicar las diferencias obtenidas? 6. ¿Cómo son los tiempos con el EKG después de realizar un ejercicio físico comparados con los tiempos dados en teoría? 7. ¿Cómo es el ritmo cardiaco medido con el EKG en reposo con el ritmo cardiaco medido con el EKG después de un ejercicio físico? ¿Cómo explicas las diferencias?

B1-62

Biología

Bioluminiscencia

Propiedades aislantes del agua y del suelo

Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

17 horas

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es realizar el ECG a una persona cuando está en reposo, y compararlo con el ECG de la misma persona después de realizar una actividad física.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis. Sensor de Temperatura. Base y varilla de sujeción. Pinza de sujeción. Vaso de Precipitados, 1000ml. Congelador. Lampara de calor Contenedor con aislamiento. Regla. Hielo picado. Tierra de una maceta. Cinta.

Otros

 Información inicial La temperatura del agua cambia por un proceso llamado convección. La Convección se define como la transferencia de calor por movimiento de un gas o un líquido. El agua fría es más densa (máxima densidad a 4ºC) y se hunde mientras que el agua caliente es menos densa y flota. El agua forma una corriente circular de convección con el agua fría en el fondo y con el agua caliente en la superficie. La temperatura de la tierra cambia bajo un proceso llamado conducción. La conducción se define como la transferencia de calor a través de un contacto directo de una molécula con la siguiente. Este proceso da como resultado un cambio de temperatura lento.

Biología

B1-63

Bioluminiscencia

Imagen1  Pre-experiencia Llena con tierra de un maceta un vaso de precipitados de 1000 ml hasta la mitad y mételo en un congelador por lo menos 8 horas antes del comienzo de este experimento. Será utilizado en el segundo día del experimento.

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general Configuración del Ensayo 1: Aislamiento de las propiedades del agua. 1. Llena un vaso de precipitados de 1000 ml con agua hasta la mitad. Usa una pinza, la base soporte y la varilla para sujetar el sensor de temperatura del canal A, de tal manera que la punta del sensor quede 2cm debajo de la superficie del agua. Asegura con cinta el sensor a la pinza. Asegúrate de que la punta del sensor no toca las paredes del vaso. 2. Sujeta el sensor del canal B de la misma manera, pero con la posición de su punta cerca del fondo del vaso de precipitados, aproximadamente a 1 cm por encima del fondo. Asegúrate de que la punta no toca el fondo del vaso. • El montaje debe de quedarte como la siguiente figura:

 •

Recomendaciones seguridad

Sigue las utilizar el

instrucciones equipo.

 La sensores

B1-64

para

interface y los Imagen 3

Biología

Bioluminiscencia

•

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta los sensores de temperatura a los canales A y B.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar los sensores de temperatura.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 300000 segundos o más (8.3h) 60 segundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos – Propiedades de aislamiento del agua. 41. Activa la opción “Captación/Monitorizar” ( )para tomar lecturas de la temperatura inicial a dos diferentes profundidades. Observa los valores en la pantalla de tu PC: •

Temperatura (sensor superior) = __________ ºC

•

Temperatura (sensor inferior) = ___________ ºC

42. pulsa en el tecla escape [ESC] después de haber tomador las temperaturas iniciales. 43. Con mucho cuidado, pon hielo picado en la superficie del agua. No arrojes el hielo en el vaso. El hielo deberá permanecer en la superficie, no hundirse al fondo y después volver a la superficie. Apunta la hora a la que pones el hielo en el vaso. 44. Sitúa el vaso bajo la lámpara. Apunta la altura a la que está la lámpara sobre el vaso. Déjala encendida durante toda la noche. •

Altura de la lámpara = ______________ cm

45. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 30.000 segundos (8.3horas) o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. 46. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 47. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, WSPROP_1.SDX.

 Obtención de datos – Propiedades de aislamiento de la tierra. 7. Saca el vaso de precipitados con la tierra del congelador. Biología

B1-65

Bioluminiscencia

8. Utiliza los mismos sensores, pinzas, base y varilla para situar los dos sensores de temperatura a diferentes profundidades en el vaso con tierra. Sitúa el sensor del canal A 2cm debajo de la superficie y el sensor del canal B a unos 5 cm por debajo de la superficie. Las marcas te ayudarán cuando los sensores estén a la profundidad correcta. Asegúrate de que los sensores no tocan las paredes del vaso. 9. Sitúa el vaso en un material aislante, por ejemplo un trapo o una esterilla de goma. Sitúa el vaso bajo la lámpara a la misma altura de en el ensayo con el vaso de agua. Apunta la altura a la que está la lámpara sobre el vaso. Déjala encendida durante toda la noche. 10. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 30.000 segundos (8.3horas) o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. 11. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 12. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, WSPROP_2.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 93. Recupera el archivo REFIS_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). 94. Activa la opción “Útiles/Valores singulares”. Aparecerá otra ventana con los valores mínimo, máximo y medio correspondientes a esta curva. 95. Apunta los valores mínimo y máximo de temperatura del sensor en el canal A y apúntalos en la tabla de datos. 96. Repite el proceso en la gráfica de temperatura para el sensor del canal B. 97. Activa la opción “Representación/Zoom” (

) para poder ver la curva con mas detalle.

Selecciona la opción “Representación/Coordenadas” ( ) con lo cual se mostrarán las coordenadas de su posición mientras lo mueve a cualquier posición de la gráfica. 98. En la gráfica, mueve el cursor en el punto en el cual el sensor del canal A llega a su valor máximo. El valor del eje X para este valor de Y es el tiempo. Apúntalos en la tabla de datos. 99. Repite el paso anterior para el sensor del canal B. 100. Recupera el archivo WSPROP_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” de datos.

B1-66

). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en la Tabla

Biología

Bioluminiscencia

 Tabla de datos: Agua Medida

Suelo

Canal A

Canal B

Canal A

Canal B

Temperatura mínima

ºC

Temperatura máxima

ºC

Tiempo de temperatura máxima

 Cuestiones. 1. Utilizando las gráficas, describe los cambios de temperatura en los vasos de precipitados para ambos ensayos. ¿Son los cambios de temperatura lentos o rápidos? ¿Cuánto tiempo tardaba la temperatura en tener un cambio significativo? Propiedades de aislamiento del Agua 2. ¿Ha habido una diferencia de temperatura entre los dos sensores? ¿Por qué? Utiliza el concepto de convección para explicarlos. Propiedades de aislamiento de la Tierra 1. ¿Ha habido diferencias de temperatura entre los dos sensores? Utiliza el concepto de conducción para explicarlo. 2. ¿Qué tarda más en calentarse cuando se pone bajo la lámpara: el agua helada o la tierra helada? ¿Por qué? 3. ¿Afecta la densidad de la tierra a la relación del cambio de temperatura? Formula una hipótesis. ¿Cómo la probarías? 4. ¿Por qué te quemas la mano si coges un cazo caliente, pero no si lo haces usando una manopla? Explica el concepto de conducción.

Biología

B1-67

Bioluminiscencia

RESPIRACIÓN CELULAR

Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

17 horas

 Objetivo El objetivo de esta actividad de laboratorio es: • • • • • • •

Utiliza un PC y sensores de presión para medir cambios de presión. Estudia el efecto de la temperatura en la respiración celular. Determina si los guisantes germinales respiran. Determina si los guisantes no germinales respiran. Determina si los guisantes germinales respiran de manera diferente a los guisantes no germinales. Compara la relación de respiración celular en los guisantes germinales y en los guisantes no germinales. Compara la relación de respiración celular en guisantes calientes y fríos.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Software general de captación y análisis Sensor de baja Presión. Probeta graduada (100ml). Pinzas. 2 pinzas de sujeción. Cuentas de vidrio, abalorios. Hielo. Termómetro. Gradilla. Cronometro. Tubo de ensayo 18 x 150 mm. Tapón de goma perforado. Vaso de precipitados 1L Nuez de sujeción. KOH (15%) en un bote con cuentagotas. 25 guisantes germinales. 25 guisantes no-germinales. Algodón absorbente. Algodón no-absorbente.

Otros

 Información inicial B1-68

Biología

Bioluminiscencia

Se define como respiración celular al proceso de conversión de la energía química de las moléculas orgánicas en otra forma de energía que puede ser usada por los organismos. La glucosa puede ser oxidada completamente si existe suficiente oxígeno, como puede verse en la siguiente ecuación: C6H12O6 + 6O2(g) → 6 H2O + 6 CO2(g) + Energía Todos los organismos, incluidas las plantas y los animales, oxidan la glucosa para la obtención de energía. A menudo, esta energía es utilizada para convierte ADP y fosfato en ATP. Para medir la relación de respiración celular, se medirá el cambio de presión debido a la consumición de oxígeno por unos guisantes. No es posible medir directamente el cambio de presión debido al oxígeno, de tal manera que el sensor de presión mide el cambio de presión total. Como consecuencia del consumo de oxígeno se produce Dióxido de Carbono. La presión debida al CO2 podría abortar cualquier cambio debido a la consumición de oxígeno. Para eliminar este problema, se añadirá un producto químico que eliminará el CO2 selectivamente. El hidróxido potásico, KOH, reaccionará químicamente con el CO2 como puede verse en la siguiente ecuación:

Imagen1

2 KOH + CO2 → K2CO3 + H2O Esto te permitirá visualizar los cambios de presión que son exclusivamente debidos a la consumición de oxígeno. Imagen1

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general Configuración del Ensayo 1: Aislamiento de las propiedades del agua. 1. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2) •

Para comprobar si los guisantes germinales llevan a cabo la respiración celular, necesitarás: Imagen2 • Preparar dos recipientes con agua. • Preparar el espirómetro para los guisantes germinadores. • Preparar un segundo montaje, un espirómetro de control conteniendo cuentas de vidrio, abalorios. 2. Prepara los dos recipientes, uno a unos 25ºC y el otro a unos 10ºC. Coge dos vasos de precipitados de 1L y pon 800ml de agua en cada uno. Añade hielo en uno de ellos para alcanzar los 10ºC.

Biología

B1-69

Bioluminiscencia

3. Para asegurarte que el volumen de aire en los espirómetros es igual, deberás medir el volumen de los 25 guisantes que van a ser utilizados para la experiencia. El espirómetro de control debe tener el mismo volumen en cuentas de vidrio (u otros materiales que no consuman oxígeno) para hace que el volumen de aire sea igual que en el espirómetro con los guisantes germinales. De igual manera, las cuentas de vidrio serán utilizadas para tener en cuenta alguna diferencia de volumen entre los guisantes germinales y los no germinales. 4. Coge 3 tubos de ensayo y pon una etiqueta (T1, T2 y T3) en cada uno para poder distinguirlos. 5. Pon una bola de algodón absorbente (unos 3 cm) en el fondo de cada tubo de ensayo. Utilizando una pipeta, añade cuidadosamente al algodón una cantidad suficiente de KOH para saturarlo completamente. • No dejes que ninguna gota de KOH toque los lados de los tubos de ensayo. Los lados deben estar completamente secos, o el KOH puede dañar los guisantes. PRECAUCIÓN: El hidróxido potásico es una solución cáustica. Evita derramarlo en la ropa o en la piel. Preparación del tubo de ensayo 1. Guisantes germinales (T1) a) Añade 50 ml de agua en la probeta graduada de 100 ml. b) Pon 25 guisantes germinales en el agua. c) Mide el volumen de los guisantes fijándote en el desplazamiento del agua. Apuntalo en Análisis de Datos / Tabla 1. d) Retira cuidadosamente los guisantes de la probeta y sécalos con un pañuelo de papel. e) Añade una pequeña bola de algodón no absorbente en el fondo del tubo de ensayo para prevenir que los guisante toquen el algodón saturado con KOH. f) Añade los guisantes germinales en el tubo de ensayo (T1). Preparación del tubo de ensayo 2. Guisantes no-germinales (T2)

Imagen3

a) Añade 50ml de agua en la probeta graduada de 100 ml. b) Pon 25 guisantes no-germinales en el agua. c) Mide el volumen de los guisantes fijándote en el desplazamiento del agua. Apuntalo en Análisis de Datos / Tabla 1. d) Añade cuentas de vidrio en la probeta con los guisantes no-germinales y el agua hasta que éstas desplacen exactamente el mismo volumen de agua que con los guisantes germinales. e) Retira cuidadosamente los guisantes y las cuentas de vidrio de la probeta y sécalos con un pañuelo de papel. f) Añade una pequeña bola de algodón no absorbente en el fondo del tubo de ensayo para prevenir que los guisantes toquen el algodón saturado con KOH. g) Añade los guisantes no-germinales en el tubo de ensayo (T2). Preparación del tubo de ensayo 2. Guisantes no-germinales (T2) a) Añade 50ml de agua en la probeta graduada de 100ml. b) Pon 25 guisantes no-germinales en el agua. c) Añade cuentas de vidrio en la probeta hasta que éstas desplacen exactamente el mismo volumen de agua que con los guisantes germinales. d) Retira cuidadosamente los guisantes y las cuentas de vidrio de la probeta y sécalos con un pañuelo de papel. e) Añade una pequeña bola de algodón no absorbente en el fondo del tubo de ensayo para prevenir que los guisantes toquen el algodón saturado con KOH. f) Añade los guisantes las cuentas de vidrio en el tubo de ensayo (T3).

B1-70

Biología

Bioluminiscencia

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de baja presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de baja presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 20 minutos o más 5 segundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos – Guisantes Germinales. Temperatura ambiente. 48. Inserta un tapón de goma con orificio en los tubos de ensayo T1 y T3. Ajusta firmemente el tapón de goma para tener un cierre estanco. Coloca cada tubo con una pinza de sujeción como se puede ver en la figura 4. 49. Organiza los tubos de ensayo T1 y T3 en un baño de agua caliente como puede verse en la figura 4. Deja el tubo de ensayo incubando en el baño de agua durante 10 minutos. Asegúrate de mantener constante la temperatura del agua. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría, primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua. Apunta la temperatura del agua al final del proceso de incubación.

Imagen4

Biología

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Bioluminiscencia

•

Nota: Asegúrate que los tubos están sumergidos a la misma profundidad, justo por encima de los tapones de goma. La temperatura del aire en el tubo debe ser constante para que el experimento funcione correctamente. 50. Cuando la incubación halla finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 5) Imagen5

51. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 20 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 52. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 53. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RESPCEL_1.SDX.

 Obtención de datos – Guisantes no-germinales. Temperatura ambiente. 13. Desconecta el tubo de plástico de los conectores en los tapones de goma. Retira el tapón de goma de cada tubo de ensayo. 14. Repite los pasos 1 a 3 del experimento Guisantes Germinales. Temperatura ambiente. 15. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 20 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 16. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 17. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RESPCEL_2.SDX.

 Obtención de datos – Guisantes Germinales. Bajas temperaturas. 1. Desconecta el tubo de plástico de los conectores en los tapones de goma. Retira el tapón de goma de cada tubo de ensayo. 2. Repite los pasos 1 a 3 del experimento Guisantes Germinales. Temperatura ambiente. 3. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 20 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos.

B1-72

Biología

Bioluminiscencia

4. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 3. 5. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, RESPCEL_3.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 101.

Recupera el archivo RESPCEL_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

102. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 3 como relación de consumición de oxígeno por los guisantes germinales (temperatura ambiente). 103. Recupera el archivo RESPCEL_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en no la tabla 3 como relación de consumición de oxígeno por los guisantes germinales. 104. Recupera el archivo RESPCEL_3.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en no la tabla 3 como relación de consumición de oxígeno por los guisantes germinales (Baja Temperatura).

 Tabla de datos: Tabla 1 GUISANTE

Volumen (mL)

Germinal No-Germinal Tabla 2 Baño de Agua

Temperatura (°C)

Caliente Fría Tabla 3 GUISANTE

Relación de Respiración (kPa/s)

Germinal (temperatura ambiente) No-Germinal (temperatura ambiente) Germinal (Baja Temperatura)

Biología

B1-73

Bioluminiscencia

 Cuestiones. 3. ¿Tienes evidencias de que la respiración celular tiene lugar en los guisantes?. Explícalo. 4. ¿Cuál es el efecto de la germinación en la relación de respiración en los guisantes?. 5. ¿Cuál es el efecto de la temperatura en la relación de respiración en los guisantes?. 6. ¿Cuál era el papel del espirómetro de control para cada experimento? 7. ¿Por qué se lleva a cabo la respiración celular en los guisantes germinales?

 Sugerencias de ampliación 1. Compara la relación de respiración en los guisantes con otro tipo de semillas.

B1-74

Biología

Bioluminiscencia

FERMENTACIÓN DEL AZUCAR EN LA LEVADURA Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es determinar si la levadura es capaz de metabolizar una variedad de azucares.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de baja Presión. Pinzas. 2 pinzas de sujeción. Termómetro. Gradilla. Pipeta. Tubo de ensayo 18 x 150 mm. Tapón de goma perforado. Tubo de goma. Vaso de precipitados 1L Nuez de sujeción. Glucosa 5%, sucrosa, lactosa y alguna otra solución azucarada. Levadura en polvo. Aceite vegetal en un bote con cuentagotas. Agua caliente y fría. Equipo de Protección. Figura1

 Información inicial Las levaduras son capaces de metabolizar algunos alimentos, pero no todos. Para hacer que un organismo haga uso de una fuente potencial de alimento, debe ser capaz de transportar el alimento a sus células. Además, debe tener las enzimas apropiadas que sean capaces de romper las estructuras químicas del alimento en útiles formas. Los azucares son vitales para todos los organismos vivos. Las levaduras son capaces de usar algo, pero no todo el azúcar de los alimentos. Las levaduras pueden metabolizar el azúcar de dos maneras diferentes, aeróbicamente, con ayuda del oxígeno, o anaeróbicamente, sin oxígeno.

Biología

B1-75

Bioluminiscencia

A pesar de que la fermentación aeróbica de los azucares es mucho más eficiente, en este experimento la levadura fermentará los azucares de manera anaeróbica. Cuando la levadura respira aeróbicamente, el oxígeno es consumido en la misma cantidad que el CO2 es producido – no debería haber cambio en la presión del gas en el tubo de ensayo. Cuando la levadura fermenta los azucares anaeróbicamente, sin embargo, la producción de CO2 causará un cambio en la presión de un tubo de ensayo cerrado, pero sin que no se consuma nada de oxígeno. Se puede utilizar este cambio en la presión para visualizar la relación de fermentación y la actividad metabólica del organismo. La fermentación de la glucosa puede ser descrita como indica la siguiente ecuación: Glucosa

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + Energía Etanol Dióxido de Carbono

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general

Imagen2

6. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2) 7. Prepara un baño de agua para la levadura. Un baño de agua es simplemente un vaso de precipitados con agua a cierta temperatura. Esto asegura que la levadura permanecerá a una temperatura constante y controlable. Para preparar el baño de agua, pide agua caliente y fría a tu profesor. Combina el agua caliente con el agua fría en un vaso de precipitados de 1L hasta conseguir una temperatura en el agua de unos 38 a 40ºC. EL vaso de precipitados debería estar lleno con unos 600 o 700 ml de agua. Pon un termómetro en el baño de agua para ver la temperatura del agua durante el experimento. 8. Coge 2 tubos de ensayo y pon una etiqueta (T1 y T2) en cada uno para poder distinguirlos. 9. Tu grupo analizará dos de las 4 soluciones de azúcar. Escoge dos de las 4 soluciones de azúcar: glucosa, sucrosa, lactosa u otra solución azucarada. Consulta tu opción con tu profesor. Pon 2,5ml de la primera solución en el tubo de ensayo T1 y 2,5ml de la segunda solución en el tubo de ensayo T2. Apunta que soluciones estás experimentando en el apartado en Análisis de Datos / Tabla 1. 10. Pon los tubos de ensayo en el baño de agua. 11. Coge la levadura en polvo. Con ayuda de una pipeta añade 2,5ml de levadura en el tubo de ensayo T1. Agita la mezcla de levadura/glucosa cuidadosamente. 12. En el tubo de ensayo, añade suficiente aceite vegetal hasta cubrir la superficie de la mezcla levadura/glucosa como puede verse en la figura 3. Ten cuidado de no derramar aceite en la paredes internas del tubo de ensayo. Pon de nuevo el Imagen3 tubo de ensayo en el baño de agua. 13. Inserta un tapón de goma con orificio en los tubos de ensayo T1. Ajusta firmemente el tapón de goma para tener un cierre estanco. Coloca cada tubo con una pinza de sujeción como se puede ver en la figura 4. 14. Deja el tubo de ensayo incubando en el baño de agua durante 10 minutos. Asegúrate de mantener constante la temperatura del agua. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría, B1-76

Biología

Bioluminiscencia

primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua. Apunta la temperatura del agua al final del proceso de incubación.

Imagen4

•

Nota: Asegúrate que los tubos están sumergidos a la misma profundidad, justo por encima de los tapones de goma. La temperatura del aire en el tubo debe ser constante para que el experimento funcione correctamente. 15. Cuando la incubación halla finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 5) Imagen5

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de baja presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de baja presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

Biología

General 15 minutos o más 5 segundos Inmediato

B1-77

Bioluminiscencia

 Desarrollo  Obtención de datos – Solución Azucarada 1. 16. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 15 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 17. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 18. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, FERMAZ_1.SDX.

 Obtención de datos – Solución Azucarada 2. 18. Desconecta el tubo de plástico de los conectores en los tapones de goma. Retira el tapón de goma de cada tubo de ensayo. 19. Repite los pasos 6 a 10 del apartado Preparación/Montaje Gerneral. 20. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 15 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 21. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 22. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, FERMAZ_2.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 105.

Recupera el archivo FERMAZ_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

106. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Fermentación. 107. Recupera el archivo FERMAZ_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)” ). Repite el proceso de análisis de datos. Apunta los resultados obtenidos en no la tabla 1 como Relación de Fermentación.

B1-78

Biología

Bioluminiscencia

 Tabla de datos: Tabla 1 Tipo de Azúcar

Relación de Fermentación (kPa/min)

Tubo de Ensayo 1 Tubo de Ensayo 2

1. Comparte tus datos con el resto de los grupos del aula. 2. Utilizando los datos del resto de grupos del aula, calcula la media relación de fermentación para cada uno de los 4 tipos de azúcar experimentados. Apunta los valores obtenidos en la tabla 2. 3. Utilizando los datos obtenidos, realiza una gráfica en diagrama de barras Tipo de Azúcar (x)/Relación de Fermentación(y). Tabla 2: Media del Aula Tipo de Azúcar

Relación de Fermentación (kPa/min)

Control

 Cuestiones. 8. Considerando los resultados de los experimentos ¿Puede ser utilizada la levadura para todos los azucares igualmente? Explícalo. 9. ¿Por qué algunos azucares no son metabolizados y otros son si lo son?. 10. ¿Por qué necesitas incubar la levadura antes de comenzar la adquisición de datos?. 11. La levadura vive en diferentes ambientes. Haz una lista de algunos lugares donde la levadura crezca de manera natural. Averigua que planta u organismos rodean estos lugares.

Biología

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Bioluminiscencia

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LA FERMENTACIÓN Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es observar la fermentación de las células de levadura (quema de azúcar en ausencia de oxígeno) a diferentes temperaturas y medir sus relaciones de fermentación.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de Presión. Pinzas. 2 pinzas de sujeción. Termómetro. Gradilla. Pipeta. Probeta graduada. Tubo de ensayo 18 x 150 mm. Tapón de goma perforado. Tubo de goma. Vaso de precipitados 1L Nuez de sujeción. Solución glucosa 5%. Levadura en polvo. Aceite vegetal en un bote con cuentagotas. Agua caliente y fría. Equipo de Protección.

 Información inicial Los cambios de temperatura tienen efectos notables en los organismos vivos. Las reacciones Enzima-Catalizador son especialmente sensibles a pequeños cambios de temperatura. Es por esta razón, el metabolismo de los poikilotermos, organismos cuya temperatura interna es determinada por la de sus alrededores. Los panaderos que usan levadura en la elaboración del pan saben mucho de Imagen1 esto. La levadura es usada para aumentar el tamaño del pan. La levadura aumenta el tamaño del pan por un proceso de fermentación del azúcar, B1-80

Biología

Bioluminiscencia

produciendo dióxido de carbono CO2, como un producto sobrante. Parte del dióxido de carbono es retenido en la masa del pan y forma pequeñas bolsas de aire que dotan al pan de mayor ligereza. Si la levadura no se caliente apropiadamente, no habrá un gran aumento del volumen de la masa del pan; la células de levadura quemaran el azúcar mucho mas despacio. Cuando la levadura se quema en condiciones anaeróbicas, el etanol (alcohol etílico) y el CO2 son liberados como indica la siguiente ecuación: Glucosa

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + Energía Etanol Dióxido de Carbono

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general

Imagen2

19. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2) 20. Prepara un baño de agua para la levadura. Un baño de agua es simplemente un vaso de precipitados con agua a cierta temperatura. Esto asegura que la levadura permanecerá a una temperatura constante y controlable. Para preparar el baño de agua, pide agua caliente y fría a tu profesor. Combina el agua caliente con el agua fría en un vaso de precipitados de 1L hasta conseguir una temperatura que se desea para cada obtención de datos. EL vaso de precipitados debería estar lleno con unos 600 o 700 ml de agua. Pon un termómetro en el baño de agua para ver la temperatura del agua durante el experimento. Imagen3 21. Pon 2,5ml de la primera solución en el tubo de ensayo T1. 22. Coge la levadura en polvo. Con ayuda de una pipeta añade 2,5 ml de levadura en el tubo de ensayo T1. Agita la mezcla de levadura/glucosa cuidadosamente. 23. En el tubo de ensayo, añade suficiente aceite vegetal hasta cubrir la superficie de la mezcla levadura/glucosa como puede verse en la figura 3. Ten cuidado de no derramar aceite en la paredes internas del tubo de ensayo. Pon de nuevo el tubo de ensayo en el baño de agua. 24. Inserta un tapón de goma con orificio en los tubos de ensayo T1. Ajusta firmemente el tapón de goma para tener un cierre estanco. Coloca cada tubo con una pinza de sujeción como se puede ver en la figura 4. 25. Deja el tubo de ensayo incubando en el baño de agua durante 10 minutos. Asegúrate de mantener constante la temperatura del agua. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría, primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua. Apunta la temperatura del agua al final del proceso de incubación.

Biología

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Bioluminiscencia

Imagen4

•

Nota: Asegúrate que los tubos están sumergidos a la misma profundidad, justo por encima de los tapones de goma. La temperatura del aire en el tubo debe ser constante para que el experimento funcione correctamente. 26. Cuando la incubación halla finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 5) Imagen5

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

B1-82

General 15 minutos o más 5 segundos Inmediato

Biología

Bioluminiscencia

 Desarrollo  Obtención de datos – Solución Azucarada 1. 27. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 15 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 28. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 29. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, EFTEMPFER_1.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 108.

Recupera el archivo EFTEMPFER_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

109. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Fermentación.

 Tabla de datos: Tabla 1: Datos del grupo Temperatura (ºC)

Relación de Fermentación (kPa/min)

4. Comparte tus datos con el resto de los grupos del aula. 5. Apunta los valores obtenidos en la tabla 2. 6. Utilizando los datos obtenidos, realiza una gráfica en diagrama de barras Temperatura (x)/Relación de Fermentación(y). Tabla 2: Datos del Aula

Biología

Temperatura (ºC)

Relación de Fermentación (kPa/min)

10 20 30 40 50 60

0,0517 0,0709 0,3991 0,7912 0,5298 0,0051

B1-83

Bioluminiscencia

 Cuestiones. 12. Basándote en los resultados de este experimento, ¿Afecta la temperatura a la relación de fermentación de la levadura?. Explícalo. 13. ¿Existe una temperatura óptima para la fermentación del azúcar con la levadura? ¿Cómo es comparado esto con la temperatura de la levadura cuando se utiliza para aumentar el tamaño del pan? Puedes utilizar un libro de cocina para responder a esta pregunta. 14. ¿Por qué la relación de fermentación disminuye a muy altas temperaturas? 15. A menudo, se dice que el metabolismo de los poikilotermos se dobla cada vez que se aumenta la temperatura 10ºC. ¿Puedes sostener esta afirmación con los datos obtenidos?. Explícalo. 16. ¿Cuál es la finalidad del aceite en la parte superior del agua? 17. ¿Vive la levadura en condiciones cuando su consumo de energía es óptimo?. Explícalo. 18. ¿Por qué necesitas incubar la levadura hasta antes de realizar la adquisición de datos?. 19. La levadura vive en diferentes ambientes. Haz una lista de algunos lugares donde la levadura crezca de manera natural. Averigua que planta u organismos rodean estos lugares.

B1-84

Biología

Bioluminiscencia

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LA FERMENTACIÓN Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo •

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Biología

B1-85

Bioluminiscencia

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + Energía Etanol Dióxido de Carbono

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general

Imagen2

30. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2) 31. Prepara un baño de agua para la levadura. Un baño de agua es simplemente un vaso de precipitados con agua a cierta temperatura. Esto asegura que la levadura permanecerá a una temperatura constante y controlable. Para preparar el baño de agua, pide agua caliente y fría a tu profesor. Combina el agua caliente con el agua fría en un vaso de precipitados de 1L hasta conseguir una temperatura que se desea para cada obtención de datos. EL vaso de precipitados debería estar lleno con unos 600 o 700 ml de agua. Pon un termómetro en el baño de agua para ver la temperatura del agua durante el experimento. Imagen3 32. Pon 2,5ml de la primera solución en el tubo de ensayo T1. 33. Coge la levadura en polvo. Con ayuda de una pipeta añade 2,5 ml de levadura en el tubo de ensayo T1. Agita la mezcla de levadura/glucosa cuidadosamente. 34. En el tubo de ensayo, añade suficiente aceite vegetal hasta cubrir la superficie de la mezcla levadura/glucosa como puede verse en la figura 3. Ten cuidado de no derramar aceite en la paredes internas del tubo de ensayo. Pon de nuevo el tubo de ensayo en el baño de agua. 35. Inserta un tapón de goma con orificio en los tubos de ensayo T1. Ajusta firmemente el tapón de goma para tener un cierre estanco. Coloca cada tubo con una pinza de sujeción como se puede ver en la figura 4. 36. Deja el tubo de ensayo incubando en el baño de agua durante 10 minutos. Asegúrate de mantener constante la temperatura del agua. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría, primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua. Apunta la temperatura del agua al final del proceso de incubación.

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Biología

Bioluminiscencia

Imagen4

•

Nota: Asegúrate que los tubos están sumergidos a la misma profundidad, justo por encima de los tapones de goma. La temperatura del aire en el tubo debe ser constante para que el experimento funcione correctamente. 37. Cuando la incubación halla finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 5) Imagen5

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

Biología

General 15 minutos o más 5 segundos Inmediato

B1-87

Bioluminiscencia

 Desarrollo  Obtención de datos – Solución Azucarada 1. 38. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 15 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 39. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 40. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, EFTEMPFER_1.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 110.

Recupera el archivo EFTEMPFER_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

111. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Fermentación.

 Tabla de datos: Tabla 1: Datos del grupo Temperatura (ºC)

Relación de Fermentación (kPa/min)

7. Comparte tus datos con el resto de los grupos del aula. 8. Apunta los valores obtenidos en la tabla 2. 9. Utilizando los datos obtenidos, realiza una gráfica en diagrama de barras Temperatura (x)/Relación de Fermentación(y). Tabla 2: Datos del Aula

B1-88

Temperatura (ºC)

Relación de Fermentación (kPa/min)

10 20 30 40 50 60

0,0517 0,0709 0,3991 0,7912 0,5298 0,0051

Biología

Bioluminiscencia

 Cuestiones. 20. Basándote en los resultados de este experimento, ¿Afecta la temperatura a la relación de fermentación de la levadura?. Explícalo. 21. ¿Existe una temperatura óptima para la fermentación del azúcar con la levadura? ¿Cómo es comparado esto con la temperatura de la levadura cuando se utiliza para aumentar el tamaño del pan? Puedes utilizar un libro de cocina para responder a esta pregunta. 22. ¿Por qué la relación de fermentación disminuye a muy altas temperaturas? 23. A menudo, se dice que el metabolismo de los poikilotermos se dobla cada vez que se aumenta la temperatura 10ºC. ¿Puedes sostener esta afirmación con los datos obtenidos?. Explícalo. 24. ¿Cuál es la finalidad del aceite en la parte superior del agua? 25. ¿Vive la levadura en condiciones cuando su consumo de energía es óptimo?. Explícalo. 26. ¿Por qué necesitas incubar la levadura hasta antes de realizar la adquisición de datos?. 27. La levadura vive en diferentes ambientes. Haz una lista de algunos lugares donde la levadura crezca de manera natural. Averigua que planta u organismos rodean estos lugares.

Biología

B1-89

Bioluminiscencia

OSMOSIS

Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es observar el cambio de presión debido cuando se utilizan diferente tipo de soluciones azucaradas.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de Presión. Pinza de sujeción. Gradilla. Pipeta. Tapón de goma perforado. Tubo de goma. Vaso de precipitados Nuez de sujeción. Solución azucarada 0M, 0,33M, 0,67M y 1M. Toallitas de papel. Bolígrafo. Cuerda. Patata con 4 agujeros. Equipo de Protección.

 Información inicial

Imagen1

Para poder sobrevivir, todos los organismos necesitan mover moléculas dentro y fuera de sus células. Moléculas como gases (ej: O2, CO2), agua, minerales, alimentos, y residuos circulan pasan a través de la membrana de la célula Existen dos maneras para que estas moléculas se muevan a través de la membrana: transporte pasivo y transporte activo. Mientras el transporte activo necesita que la célula utilice energía química para introducir sustancias a través de la membrana celular, el transporte pasivo no necesita este tipo de energía. El transporte pasivo sucede espontáneamente, utilizando energía calorífica de los alrededores de la célula.

B1-90

Biología

Bioluminiscencia

La difusión es el movimiento pasivo de moléculas desde una región en la cual están muy concentradas hacia una región donde están menos concentradas. La difusión continua hasta que las moléculas están distribuidas equitativamente a lo largo de todo el sistema La Osmosis, es el movimiento de agua a través de la membrana, es un caso especial de la difusión. Las moléculas de agua son pequeñas y puede pasar fácilmente a través de la membrana celular. Otras moléculas, como las proteínas, DNA; RNA, y azúcares son demasiado grandes para circular a través de la membrana celular, por lo que no pueden difundirse des un lado al otro de la membrana. Se dice que la membrana celular es semi-impermeable, de tal manera que permite circular sólo ciertas moléculas a través de ella. Si la concentración de agua en un lado de la membrana es diferente a la que existe en el otro lado, el agua tratará de circular a través de la membrana hasta que la concentración de agua sea la misma en ambos lados. Si la concentración de agua fuera de la célula es mayor, el agua circula hacia dentro de la célula más rápido de lo que el agua sale de ella, y la célula se infla. La membrana celular actúa de alguna manera como un globo. Si entra demasiada agua dentro de la célula, la célula podría explotar, matando la célula. Las células habitualmente poseen algunos mecanismos para prevenir que entre demasiada agua dentro de la misma, tal como bombeando fuera el exceso de agua en la célula o endureciendo la capa exterior para evitar que se rompa. Si la concentración de agua dentro de la célula es mayor, el agua circula hacia fuera de la célula más rápido de lo que el agua entra, y la célula reduce su tamaño. Si la célula se vuelve muy deshidratada, podría morir.

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general

Imagen2

41. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2) 42. Prepara cuatro soluciones azucaradas. Deberán estar etiquetadas como 0M, 0,3M, 0,67M y 1M. 43. Consigue una bandeja, si es posible, y coloca la patata con 4 agujeros en ella. Limpia la patata colocándola debajo del grifo y a continuación sécala. 44. Utiliza la pinza de sujeción para colocar el sensor de Presión como puede verse en la figura 3.

Imagen3

Biología

B1-91

Bioluminiscencia

45. Rellena el primer hueco con la solución etiquetada como “Azúcar 0M”. El cero indica que la solución no tiene azúcar en ella, sólo agua destilada. Deja la solución en el agujero durante 5 minutos. 46. Vacía el agujero de la solución 0M y vuelve a llenarla con la solución “Azúcar 0”. 47. Pon un tapón con orificio en el agujero y muévelo para que quede bien ajustado. Necesitarás sujetar el tapón con la ayuda de una cuerda: • Arrolla la cuerda alrededor del conector en el tapón. (Imagen 4) Imagen4

•

Arrolla la cuerda alrededor de la patata.

Imagen5

• •

Ata la cuerda de forma segura de tal manera que el nudo no se deslice. Deja suficiente hueco para inserta un bolígrafo o lápiz, como puede ver en la figura de arriba. Para ajustar fuertemente el tapón en el agujero de la patata, pon un bolígrafo o lápiz entre la cuerda y la patata. Gira el lápiz hasta que el tapón se encuentre firmemente ajustado en el agujero.

Imagen6

48. Deja reposar la patata durante 3 minutos. Asegúrate que la cuerda permanece apretada y que el lápiz no se mueve. 49. Cuando los 3 minutos hallan finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 7) Imagen7

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de presión en el canal A.

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Biología

Bioluminiscencia

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 5 minutos o más 1 segundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos – Solución Azucarada 0M. 1. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 5 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 2. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, OSMOSIS_1.SDX.

 Obtención de datos – Solución Azucarada 0,33M. 1. Cuando la adquisición de datos halla finalizado repite el proceso de adquisición de datos rellenando el segundo agujero con la solución etiquetada como “Azúcar 0,33M”. 2. Repite el proceso de adquisición de datos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar OSMOSIS_2.SDX.

 Obtención de datos – Solución Azucarada 0,67M. 3. Cuando la adquisición de datos halla finalizado repite el proceso de adquisición de datos rellenando el segundo agujero con la solución etiquetada como “Azúcar 0,67M”. 4. Repite el proceso de adquisición de datos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar OSMOSIS_3.SDX.

Biología

B1-93

Bioluminiscencia

 Obtención de datos – Solución Azucarada 1M. 5. Cuando la adquisición de datos halla finalizado repite el proceso de adquisición de datos rellenando el segundo agujero con la solución etiquetada como “Azúcar 1M”. 6. Repite el proceso de adquisición de datos. Cuando finalice la captación, pulsa la opción “Ventana/Cambiar nombre” e identifica la experiencia, por ejemplo, con el texto Ensayo 2. Guarda el contenido de la ventana de captación en un archivo que puedes llamar OSMOSIS_4.SDX.

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 112.

Recupera el archivo OSMOSIS_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

113. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Cambio de Presión. 114. Recupera el archivo OSMOSIS_2.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)”

115. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Cambio de Presión. 116. Recupera el archivo OSMOSIS_3.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)”

117. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Cambio de Presión. 118. Recupera el archivo OSMOSIS_4.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación (SDX)”

119. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 1 como Relación de Cambio de Presión.

 Tabla de datos: Tabla 1 Concentración

Relación de cambio de Presión

0,00 M 0,33M 0,67M 1,00 M

10. Utilizando los datos obtenidos, realiza una gráfica en diagrama de barras Concentración de Azúcar (x)/Relación de Fermentación(y).

B1-94

Biología

Bioluminiscencia

 Cuestiones. 1. ¿Qué solución, si existe alguna, tiene una pendiente positiva? ¿Estaba moviéndose el agua hacia dentro o hacia fuera de las células de las patatas bajo estas circunstancias?. Explícalo. 2. ¿Qué solución, si existe alguna, tiene una pendiente negativa? ¿Estaba moviéndose el agua hacia dentro o hacia fuera de las células de las patatas bajo estas circunstancias?. Explícalo 3. ¿Se mueve el azúcar hacia dentro o hacia fuera de las células?. Explícalo. 4. Examina la gráfica Relación de Presión/Concentración de Azúcar. Describe algún comportamiento del cual difieres. 5. Utilizando la gráfica, estima la concentración de azúcar que no produciría cambios en presión. ¿Por qué es esta circunstancia biológicamente significativa? 6. Cuando una planta marchita se riega, ésta recupera una apariencia sana. Explica como puede suceder esto.

Biología

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Bioluminiscencia

ACCIÓN DEL LACTAID

Tema(s)

Fisiología

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo • • • •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es: Experimentar la acción de la Lactaid. Utilizar papel de test de glucosa para visualizar la presencia de glucosa. Determinar si la levadura puede metabolizar glucosa, lactosa o galactosa.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general de captación y análisis Sensor de baja Presión. Pinzas. 2 pinzas de sujeción. Termómetro. Gradilla. Pipeta. Tubo de ensayo 18 x 150 mm. Probeta Graduada 10 ml. Tubo de ensayo 18 x 150 mm. Tapón de goma perforado. Tubo de goma. Vaso de precipitados 600ml. Nuez de sujeción. Solución Glucosa 5%. Solución Galactosa 5%. Solución Lactosa 5%. Levadura en polvo. Aceite vegetal en un bote con cuentagotas. Agua caliente y fría. Cinta-Test u otro papel de test de glucosa. Cronómetro. Equipo de Protección.

 Información inicial El gas intestinal acontece en los humanos. Este gas está compuesto por dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno. El gas es producido cuando azucares indigestibles son metabolizados por una

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Biología

Bioluminiscencia

bacteria en los intestinos. Casi una de cada cuatro personas tiene la capacidad genética de digerir estos azúcares. La Lactase es una encima responsable de romper los enlaces en la lactosa, un azúcar disacárido. Cuando la lactosa no puede ser metabolizada por las células de una persona, la bacteria digiere la lactosa en los intestinos. Esta digestión bacteriana produce como resultado Dióxido de Carbono. Cuando este gas crece en los intestinos, se obtiene como resultado la flatulencia. Recientemente, investigaciones en Lactaid, han descubierto una manera de producir la enzima lactasa. Lactasa convierte la lactosa en glucosa y galactosa, ambos son monosacáridos fácilmente digestibles. Utilizando procesos bio-tecnológicos, han formulado al producto Lactaid como una manera de disminuir la producción y expulsión de gas rectal. L a enzima Lactaid es utilizada para romper el enlace en la lactosa antes de ser ingerido. Imagen1

EXPERIENCI  Preparación  Ensayo para la Producción de Glucosa. 1. Coge dos tubos de ensayo y etiquétalos como tubos de ensayos T1 y T2. Tabla 1 Tubo de Ensayo

Solución Azucarada (2.5 mL)

Lactaid

Lactosa

2 gotas

Lactosa

nada

2. Obtiene la solución azucarada Lactosa. Añade 2.5ml de la solución azucarada en ambos tubos de ensayo, como puede verse en la Tabla 1. 3. Prepara un baño de agua para las soluciones azucaradas. Un baño de agua es simplemente un vaso de precipitados con agua a cierta temperatura. Esto asegura que la levadura permanecerá a una temperatura constante y controlable. Para preparar el baño de agua, pide agua caliente y fría a tu profesor. Combina el agua caliente con el agua fría en un vaso de precipitados de 600ml hasta conseguir una temperatura en el agua de unos 35ºC. EL vaso de precipitados debería estar lleno con unos 400ml de agua. Pon un termómetro en el baño de agua para ver la temperatura del agua durante el experimento. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría para mantener constante la temperatura, primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua 4. Mide la concentración de la glucosa, para ello: a) Si el papel de test se suministra en una tira continua, corta un pequeño trozo (0,5 cm) de papel de test de glucosa. De lo contrario, obtén un papel de test. b) Utiliza una pipeta o cuentagotas, extrae una o dos gotas de solución azucarada del tubo de ensayo T1. c) Pon una gota de solución azucarada en el papel de test de glucosa.

Biología

B1-97

Bioluminiscencia

5. 6. 7. 8.

d) Sigue las instrucciones de uso del papel de test de glucosa (están en el envoltorio). Esto requiere habitualmente unos 30 o 60 segundos de espera antes de comparar el color obtenido con la gama de colores suministrados en el envoltorio. e) Apunta el valor aproximado de la concentración de glucosa en la Tabla 3, en la columna Tiempo 0. f) Elimina cualquier resto de solución del cuentagotas o pipeta. Aclara la pipeta o cuentagotas con agua. Repite el paso 4 pasa el tubo de ensayo T2. Añade Lactaid al tubo de ensayo 1: a) Pon dos gotas de Lactaid en el tubo de ensayo T1. b) Agita cuidadosamente el tubo de ensayo T1. Pon ambos tubos de ensayo en el baño de agua. Pon en marcha el cronómetro. Asegúrate de mantener la temperatura del baño constante a 35ºC. Incuba los tubos de ensayo durante 10 minutos, haciendo un test de glucosa cada minuto durante 10 minutos. Repite el paso 4 y apunta las concentraciones de glucosa en la Tabla 3 cada minuto. Tabla 3: Concentraciones de Glucosa Tiempo(minutos)

Lactosa + Lactaid

Lactosa solamente

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

 Ensayo para conocer la capacidad de la levadura para fermentar azúcares. 50. Conecta el tubo de goma en el conector del sensor de Presión. (Ver figura 2)

Imagen2

51. Comprueba que la temperatura del baño permanece constante a una temperatura entre 33ºC y 37ºC. 52. Escoge un Ensayo de los cuatro que se exponen en la Tabla 2 y apunta los resultados obtenidos por otros compañeros. Pregunta a tu profesor que tubo de ensayo escogerás y apunta los el número escogido en la tabla 4.

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Biología

Bioluminiscencia

Tabla 2 Tubo

Azúcar

Volumen (ml)

Enzima

Lactosa

2.5

Lactaid

Lactosa

2.5

Nada

Glucosa

2.5

Nada

Galactosa

2.5

Nada

Nada (Sólo agua)

2.5

Nada

Imagen3

53. Prepara las soluciones azucaradas: • Si has escogido los tubos T1 y T2, ya has realizado las soluciones. Utiliza el mismo tubo de ensayo que el escogido en la Tabla 1. • Si has escogido los tubos 3, 4 o 5, obtén la solución apropiada. Pon 2.5ml de solución en un tubo de ensayo, como en la Tabla 2. 54. Pon el tubo de ensayo en el baño de agua. 55. Coge la levadura en polvo. Con ayuda de una pipeta añade 2,5ml de levadura en el tubo de ensayo T1. Agita la mezcla de levadura/glucosa cuidadosamente. 56. En el tubo de ensayo, añade suficiente aceite vegetal hasta cubrir la superficie de la mezcla levadura/glucosa como puede verse en la figura 3. Ten cuidado de no derramar aceite en la paredes internas del tubo de ensayo. Pon de nuevo el tubo de ensayo en el baño de agua. 57. Inserta un tapón de goma con orificio en los tubos de ensayo T1. Ajusta firmemente el tapón de goma para tener un cierre estanco. Coloca cada tubo con una pinza de sujeción como se puede ver en la figura 4. 58. Deja el tubo de ensayo incubando en el baño de agua durante 10 minutos. Asegúrate de mantener constante la temperatura del agua. Si necesitas añadir agua caliente o agua fría, primero quita la misma cantidad de agua que vas a añadir, o de lo contrario el agua se desbordará. Utiliza una pipeta para quitar el exceso de agua. Apunta la temperatura del agua al final del proceso de incubación.

Imagen4

•

Nota: Asegúrate que los tubos están sumergidos a la misma profundidad, justo por encima de los tapones de goma. La temperatura del aire en el tubo debe ser constante para que el experimento funcione correctamente. 59. Cuando la incubación halla finalizado, conecta el extremo libre del tubo de plástico en el conector del tapón de goma. (Ver figura 5) Imagen5

Biología

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Bioluminiscencia

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el sensor de baja presión en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el sensor de baja presión.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 15 minutos o más 5 segundos Inmediato

 Desarrollo  Obtención de datos – Solución Azucarada 1. 60. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 15 minutos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Mantén la temperatura del baño de agua constante mientras se realiza la adquisición de datos. 61. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 62. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, LACTAID_1.SDX.

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Biología

Bioluminiscencia

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 120.

Recupera el archivo LACTAID_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

121. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la tabla 4 como Relación de Respiración. Ensayo

Tabla 4 Relación (kPa/min)

11. Comparte tus datos con el resto de los grupos del aula. 12. Utilizando los datos del resto de grupos del aula, calcula la media relación de fermentación para cada uno de los 4 tipos de azúcar experimentados. Apunta los valores obtenidos en la tabla 5. 13. Utilizando los datos obtenidos, realiza una gráfica en diagrama de barras Tipo de Azúcar (x)/Relación de Respiración(y). Tabla 5 Test

Tipo de Azúcar / Enzima

Lactosa + Lactaid

Lactosa (Solamente)

Glucosa

Galactosa

Nada (Sólo agua)

Relación de Respiración (Kpa/min)

 Cuestiones. 28. Analizando los resultados obtenidos, ¿Cuál es la función del Lactaid? Explícalo. 29. Considerando los resultados de este experimento, ¿Puede utilizarse la levadura de igual manera en todos los azúcares?. Explícalo. 30. Explica porque algunos azúcares puede ser metabolizados por la levadura y otros no. 31. ¿Cómo son los resultados utilizando el papel de test de glucosa en comparación con la actividad de utilización de la levadura?. Explícalo. 32. ¿Qué tubo sirve como control en este experimento?. ¿Qué conclusión sacas de este experimento? ¿Cómo afecta esto a la interpretación de datos en el experimento?

Biología

B1-101

Bioluminiscencia

DIFUSIÓN A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS Tema(s)

Bio-Química

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo • • • • •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es: Utilizar tu PC y el comprobador de continuidad para medir la conductividad de varias soluciones). Estudiar el efecto de la temperatura en la difusión. Estudiar el efecto de gradientes de concentración en la relación de difusión. Determinar si la relación de difusión por cada molécula se ve afectada por la presencia de una segunda molécula.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos Otros

Software general. Comprobador de continuidad. 3 Tubos de ensayos (18 x 150 mm) con gradilla de sujeción. Vaso de precipitados de 400 ml. Tubo de goma de diálisis (2,5cm x 12cm). Cuentagotas o pipeta. Tijeras. Varilla agitadora. Pinzas de sujeción. Pinza de cierre. Agua salada 1%, 5% y 10%. Solución azucarada 5% (Azúcar normal) Equipo de protección.

 Información inicial La Difusión es un proceso que permite a los iones o moléculas moverse desde las zonas donde se encuentran menos concentradas hacia zonas de mayor concentración. Este proceso tiene en cuenta el movimiento de multitud de pequeñas moléculas a través de una membrana celular. La Difusión permite a la célula alimentarse e intercambiar productos de desecho. El Oxígeno, por ejemplo, difundido en el agua de un estanque que podría ser utilizada por peces y otros animales acuáticos. Cuando los animales utilizan el oxígeno, se difundirá

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Imagen 1

Biología

Bioluminiscencia

mas oxígeno para reemplazarlo por el ambiente más próximo. Los productos de desecho expulsados por los animales acuáticos son diluidos por difusión y dispersos por todo el estanque. Es importante considerar como podría ser afectado o alterado la relación de difusión de partículas. • La difusión puede verse afectada dependiendo de cómo sea el gradiente de concentración. La dirección que una partícula o ion difuso pueda tomar en una dirección es aleatoria. Mientras las partículas son difusas, ¿existe una movimiento desde donde éstas se encuentran concentradas hacia donde se encuentran menos concentradas? • La difusión puede verse afectada por otro factor diferente, partículas vecinas. Por ejemplo, si el oxígeno difundido hacia un organismo acuático mono-celular a una cierta relación, ¿se verá esa relación alterada si otras moléculas rodean de repente al organismo? ¿o la relación molecular sería independiente de las partículas que no alteran el gradiente de concentración?

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general 63. Pon tres soluciones de diferente concentración salina (1%, 5% y 10%) en agua destilada. Cada solución salina se alojará en un tubo de diálisis, permitiendo la difusión en el agua que lo rodea. Cuando la sal se difusa, la conductividad del agua en el vaso de precipitados aumenta. 64. En la sección Análisis de Datos /Tabla1, predice lo que pasará con este experimento. ¿cómo cambia la relación de difusión cuando una solución salina 10% se pone en contacto con agua pura comparándolo con una solución salina 1%? Parte 1. Gradientes de Concentración. 65. Prepara el tubo de diálisis. Consigue un pedazo de tubo de diálisis mojado y una pinza de cierre. Utiliza la pinza de cierre para sujetar el tubo cerrado aproximadamente a 1 centímetro del borde superior como puedes ver en la figura 2. 66. Pon la solución salina 1% en una parte del tubo de diálisis. Para hacer lo siguiente: a) Obtén aproximadamente 15 ml de solución salina 1% en un tubo de ensayo. b) Utilizando una pipeta, transfiere aproximadamente 10 ml de solución salina 1% en el tubo de diálisis, como puede verse en la figura 2. Nota: Para abrir el tubo, puedes necesitar frotar el tubo entre tus dedos un poco. c) Cierra la parte superior del tubo de diálisis ayudándote de otra pinza de Imagen 2 cierre. Trata de no dejar ninguna bolsa de aire en el interior del tubo. d) Lava con agua del grifo el exterior del tubo, para que no quede agua salada adherida en el tubo. 67. Pon 300 ml de agua en el vaso de precipitados de 400 ml. Si la conductividad del agua del grifo es baja (50 mg/l o menos), utiliza agua del grifo para llenar el vaso, de lo contrario utiliza agua destilada. Biología

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Bioluminiscencia

68. Sitúa el comprobador de continuidad en el agua como puede verse en la figura 3. Pon el tubo de diálisis en el agua. Asegúrate de que el tubo queda completamente sumergido dentro del agua. Importante: Asegúrate de poner el comprobador del continuidad y el tubo de diálisis en la misma posición para cada ensayo.

Imagen 3

 Recomendaciones de seguridad • Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores • Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo. • Conecta el comprobador de continuidad en el canal A.

 Calibración de los sensores • No es necesario calibrar el comprobador de continuidad.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

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General 60 segundos o más 1 segundos Inmediato

Biología

Bioluminiscencia

 Desarrollo Obtención de datos – Solución Salina 1%. 1. Después de agitar la solución durante 30 segundos, puedes empezar la obtención de datos. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 60 segundos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Continua agitando suavemente la solución durante el tiempo que dura la obtención de datos. 2. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 1. 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, DIFMEMB_1.SDX. 4. Quita uno de los cierres. Vacía en el fregadero el contenido del tubo de diálisis. Exprime con los dedos cualquier exceso de líquido. Obtención de datos – Solución Salina 5%. 1. Obtén 15ml de solución salina 5%. Repite los pasos 4 a 6 del apartado Montaje General, sustituyendo la solución salina 1% por la nueva solución 5%. 2. Después de agitar la solución durante 30 segundos, puedes empezar la obtención de datos. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 60 segundos o pulsa la tecla escape [ESC] para detener la obtención de datos. Continua agitando suavemente la solución durante el tiempo que dura la obtención de datos. 3. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 2. 4. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, DIFMEMB_2.SDX. 5. Quita uno de los cierres. Vacía en el fregadero el contenido del tubo de diálisis. Exprime con los dedos cualquier exceso de líquido. Obtención de datos – Solución Salina 10%. 1. Obtén 15ml de solución salina 10%. Repite los pasos 4 a 6 del apartado Montaje General, sustituyendo la solución salina 1% por la nueva solución 10%. 2. Después de agitar la solución durante 30 segundos, puedes empezar la obtención de datos. Ejecuta el software general y selecciona en el menú “Captación” la opción “Captación modo PC/General” ( ). Introduce los parámetros de la captación definidos en el apartado Parámetros de la captación. Después pulsa [Aceptar] y comenzará la adquisición de datos. La obtención de datos se detendrá después de 60 segundos o pulsa la tecla escape [ESC] para Biología

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Bioluminiscencia

3. 4. 5. 6.

detener la obtención de datos. Continua agitando suavemente la solución durante el tiempo que dura la obtención de datos. Activa la opción “Ventana/Cambiar nombre” o bien haz clic con el botón derecho del ratón encima de la ventana de captación y selecciona la opción “Cambiar nombre”. Identifica la experiencia con algún texto. Por ejemplo, puedes poner: Ensayo 3. Antes de continuar, guarda esta captación en un archivo, por si en un descuido se borra la captación. Siempre tendrás tiempo de borrar el archivo si no te interesa. Llama a este archivo, por ejemplo, DIFMEMB_3.SDX. Quita uno de los cierres. Vacía en el fregadero el contenido del tubo de diálisis. Exprime con los dedos cualquier exceso de líquido. Examina los datos obtenidos detenidamente y obtén una conclusión. Escribe tu conclusión en Análisis de Datos / Tabla 1.

Parte 2. Obtención de datos – Efectos de otras moléculas. 1. Mide la relación de difusión de la sal cuando se encuentra en presencia de una solución noconductora. Debido a que el azúcar no forma iones en la solución, no debería conducir la electricidad. El azúcar será añadido al agua para determinar si ello interfiere en la difusión de la sal. 2. En la sección Análisis de Datos / Tabla 1, predice lo que crees que pasará en para este caso. ¿Aumentará o disminuirá la relación de difusión cuando se utiliza la solución azucarada noconductora? ¿Por qué?. Obtención de datos – Test para determinar si el agua o una solución azucarada conducen la Electricidad. 1. Pon agua en un vaso de precipitados limpio de 400ml. 2. Mide la conductividad del agua poniendo el comprobado de continuidad en ella. Ejecuta el software general y activa la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el comprobador de continuidad. Apunta el valor de la conductividad en la sección Análisis de Datos / Tabla 3. 3. Obtén 300ml de solución azucarada 5% en un vaso de precipitados limpio de 400ml. 4. Mide la conductividad de la solución azucarada poniendo el comprobado de continuidad en ella. Ejecuta el software general y activa la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el comprobador de continuidad. Apunta el valor de la conductividad en la sección Análisis de Datos / Tabla 3. Obtención de datos – Test para determinar si la solución azucarada 5% interfiere en la difusión de la solución salina 5%. 1. Repite los pasos 4 a 6 del apartado Montaje General, con los siguientes cambios: • Utiliza 300ml de solución azucarada en lugar del agua en el paso 5. • Sustituye la solución salina 1% por otra solución salina 5%. • Apunta la relación de difusión en la sección Análisis de Datos / Tabla 4. 2. Examina los datos obtenidos detenidamente y obtén una conclusión. Escribe tu conclusión en Análisis de Datos / Tabla 1.

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Bioluminiscencia

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas 122.

Recupera el archivo DIFMEMB_1.SDX (opción “Archivo/Abrir archivo de captación

(SDX)”

123. Activa la opción “Útiles/Derivada” ( ) para poder el valor de la pendiente de la curva. Apunta el valor de la pendiente en la Tabla 2 como Relación de Difusión. 124. Repite los dos pasos anteriores con los archivos DIFMEMB_2.SDX y DIFMEMB_3.SDX. Tabla de datos: Tabla 1 Predicción

Conclusión

Parte 1

Parte 2

Parte 1. Tabla 2 Concentración Salina (%)

Relación de Difusión (mg/L/min)

1 5 10

Parte 2. Tabla 3 Solución

Tabla 4: Sumario de Datos Conductividad (mg/L)

Solución

Agua Destilada

Sal 5%

Agua Azucarada

Sal 5% / Azúcar 5%

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Relación de difusión (mg/L/s)

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Bioluminiscencia

Cuestiones. 33. ¿Cómo llegaste a la conclusión de la Parte 1? 34. ¿Cómo compararías tu predicción con tu conclusión en la parte 1? ¿Puedes sacar alguna diferencia? 35. Si las relaciones en cualquiera de los 3 experimentos varia en la parte 1, calcula cuanto es más rápido cada relación con las demás. Por ejemplo, si la relación en la solución 1% era de 50mg/L/min y la relación en la solución 10% era 250mg/L/min, entonces la relación de difusión para la solución 10% sería (250/50), cinco veces mayor que para la relación con la solución 1%. 36. Compara la conductividad en el agua pura con la solución azucarada. ¿Qué tienes en cuenta para ello? 37. ¿Cómo compararías tu conclusión con tu predicción para la Parte 2? ¿Puedes sacar alguna diferencia?

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Bioluminiscencia

SOLUCIONES CONDUCTORAS Tema(s)

Bio-Química

Tiempo estimado

1 hora

 Objetivo • • • •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es: Escribir las ecuaciones para la disolución de sustancias en agua. Utilizar el comprobador de continuidad para medir la conductividad eléctrica de las soluciones. Determinar si las moléculas o iones son responsables de la conductividad eléctrica de las soluciones.

 Material necesario Equipamiento ExAO

Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software general. Sensor de Presión. Pinzas de sujeción. Termómetro. Gradilla. Pipeta. Probeta graduada. Vaso de precipitados 400 ml. Nuez de sujeción. Solución Cloruro Sódico, NaCl. Solución Cloruro Cálcico, CaCl. Solución Cloruro de Aluminio, AlCl. Solución Etanol C2H6O. Solución Sucrosa, C12H22O11. Solución Glucosa, C6H12O6. Agua de río, lago,... Varios tipos de alimentos. Agua destilada. Equipo de Protección.

 Información inicial

Imagen1

En este experimento, estudiarás la conductividad eléctrica del agua y varias soluciones acuosas. Una solución puede contener moléculas, iones, o ambos. Algunas sustancias, como la sucrosa (C12H22O11) y la glucosa (C6H12O6), se disuelven en moléculas cuando se contienen en una solución. Una ecuación representativa de la disolución de la sucrosa (azúcar de mesa) en agua es: C12H22O11(s) ↔ C12H22O11(aq)

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Bioluminiscencia

Donde (s) se refiere a una substancia sólida y (aq) se refiere a una substancia disuelta en agua. Otras substancias, como el cloruro cálcico (CaCl2), se disuelven en agua para producir iones. La ecuación es como sigue: CaCl2(s) ↔ Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq) Los iones de calcio son necesarios para la contracción muscular, actividad mitocondrial, formación de huesos y muchos otros procesos metabólicos. Los organismos pueden obtener minerales, como el calcio, procedentes del agua en donde se encuentran alojados, ya que los iones se disuelven en el agua.

 Cuestiones iniciales Muchos de los productos que utilizarás para la realización de esta actividad son productos domésticos habituales. Una lista de los productos utilizados se puede ver a continuación: Cloruro Sódico, NaCl Cloruro Cálcico, CaCl2 Ácido Acético, CH3COOH Ethanol, C2H6O Fructosa, C6H12O6 Sucrosa, C12H22O11 Glucosa, C6H12O6

Sal común de mesa. Utilizado para conservar pepinillos. Vinagre Se encuentra en la gasolina o en bebidas alcohólicas. Habitualmente, se obtiene de la fermentación de la levadura. Azúcar de cualquier fruta. Azúcar de mesa, azúcar de caña o remolacha. Azúcar en la sangre o maíz.

1. Una ecuación representativa de la disolución de la sucrosa en agua es: C12H22O11(s) ↔ C12H22O11(aq) Como la sucrosa sólida, las substancias glucosas, C6H12O6(s), y el etanol, C2H6O(l), se disuelven en agua para producir moléculas. Escribe las ecuaciones mostrando la disolución de los dos líquidos en agua mostrados en la sección Análisis de Datos / Tabla 1. 2. Una ecuación representativa de la disolución de la sucrosa en agua es: CaCl2(s) ↔ Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq) Como el CaCl2, las sustancias NaCl y AlCl3 se disuelven en agua para producir iones. Escribe las ecuaciones mostrando la disolución de los dos sólidos en agua mostrados en la sección Análisis de Datos/Tabla 2.

EXPERIENCI  Preparación

 Montaje general 69. Obtén y escribe el equipo de protección.

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Bioluminiscencia

70. Asegura el comprobador de continuidad con la pinza de sujeción como puedes ver en la figura 2. El comprobador de continuidad se conectará a la interface y al PC.

Imagen2

 Recomendaciones de seguridad •

Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 La interface y los sensores •

Alimenta la interface con la fuente de alimentación o bien con la pila (ver el apartado “Modos de alimentación de la interface” del Manual de utilización del equipo), conéctala al ordenador por medio del cable serie y enciéndela. Para mayor información consulta el apartado “Montaje y comprobación” del Manual de utilización del equipo.

•

Conecta el comprobador de continuidad en el canal A.

 Calibración de los sensores •

No es necesario calibrar el comprobador de continuidad.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 60 segundos o más 1 segundos Inmediato

 Desarrollo Obtención de datos.

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Bioluminiscencia

1. Mide la conductividad de cada solución mostrada en la sección Análisis de datos / Tabla 3. Puedes empezar por la solución que quieras. a) Cuidadosamente, levanta el vaso de precipitados hasta que la punta del comprobador de continuidad quede sumergida en la solución. b) Agita ligeramente la solución del vaso de precipitados. c) Ejecuta el software general y activa la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el comprobador de continuidad. d) Una vez que valor mostrado se halla estabilizado, apunta el valor de la conductividad en la sección Análisis de Datos / Tabla 3. e) Antes de experimentar con la siguiente solución, limpia los electrodos del comprobador de continuidad. Para ello sumerge la punta del comprobador de continuidad en un vaso de precipitados con agua destilada. Seca el comprobador de continuidad con un pañuelo o trapo limpio. Tabla de datos: Tabla 1 C6H12O6(s)

C2H6O(l)

Tabla 2 NaCl(s)

AlCl3(s)

Tabla 3 Solución

Material

Agua Destilada

Cloruro Sódico, NaCl

Cloruro Cálcico, CaCl2

Cloruro de Aluminio, AlCl3

Etanol, C2H6O

Sucrosa, C12H22O11

Glucosa, C6H12O6

Agua de Grifo

Agua de Río

Agua del Mar

Conductividad (µS)

11 12

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Bioluminiscencia

Cuestiones. 38. ¿Qué soluciones conducen mejor la electricidad, aquellas que contienen mayoritariamente iones o aquellas que contienen mayoritariamente moléculas?. 39. ¿Conduce bien la electricidad el agua destilada?. Explícalo. 40. ¿Conduce la electricidad el agua del grifo?. Explícalo. 41. Considerando las lecturas de conductividad realizadas para las soluciones de NaCl, CaCl 2 y AlCl3. ¿Qué tendencia observas?. Explícalo. 42. ¿Cómo es la conductividad del agua del mar comparada con la del agua de río o lago?. ¿Cómo podrías explicarlo? 43. ¿Qué alimentos alojados en solución conducen mejor la electricidad? ¿Cómo podrías explicarlo? 44. Sugiere otras tres substancias las cuales, alojadas en solución, podrían conducir la electricidad. Explica como has decidido tus opciones.

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Bioluminiscencia

interdependencia de las plantas y los animales Tema(s)

Bio-Química

Tiempo estimado

3 días

 Objetivo •

El objetivo de esta actividad de laboratorio es: • Utilizar el PC y el comprobador de disolución de oxígeno para medir el oxígeno disuelto en el agua. • Utilizar el PC y el sensor de PH para medir el pH en el agua. • Utilizar las medidas de pH para hacer deducciones acerca de la cantidad de CO 2 disuelta en el agua. • Determinar si los caracoles consumen o producen oxígeno y CO2 en el agua. • Determinar si las plantas consumen o producen oxígeno y CO2 en la luz. • Determinar si las plantas consumen o producen oxígeno y CO2 en la oscuridad.

 Material necesario

Equipamiento ExAO Material general de laboratorio

Productos químicos y reactivos

Otros

Software WINSADEX. Comprobador de disolución de oxígeno. Sensor de nivel de pH. 8 tubos de ensayo, 25 x 150mm. 2 Gradillas. Vaso de precipitados, 250 ml Agua destilada. Papel de aluminio. Parafilm. Caracoles de tierra. Agua de un estanque, lago,... Hojas de Elodea. Equipo de Protección.

 Información inicial Las plantas y los animales comparten muchos de los productos químicos a lo largo de sus vidas. En muchos ecosistemas, O2, CO2, agua, comida y nutrientes se intercambian entre las plantas y los animales.

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Biología Imagen1

Bioluminiscencia

Para realizar los tests necesarios, necesitarás determinar la presencia de CO2. Una manera fácil de llevarlo a acabo es visualizar el nivel de pH en el agua del estanque con el software general. Si el CO2 se disuelve en el agua, forma ácido carbónico, H 2CO3, y el pH decrece. Si el CO 2 es eliminado del agua del estanque, la cantidad de ácido carbónico disminuye y por lo tanto el nivel de pH aumenta. Puedes utilizar el software general para visualizar el nivel de pH y determinar si el CO2 es liberado en el agua del estanque o es tomado del agua. El oxígeno disuelto (DO) puede ser visualizado con la ayuda del comprobador de disolución de oxígeno. Los aumentos o disminuciones en la cantidad de oxígeno disuelto pueden ser rápidamente calculadas por el comprobador.

EXPERIENCI  Preparación  Montaje general DÍA 1 71. Consigue y utiliza el material de seguridad necesarios. 72. Coge 8 tubos de ensayo y etiquétalos como T1, T2,..., T8. 73. Pon los tubos T1-T4 en una gradilla y los tubos T5-T8 en la otra gradilla. 74. Llena cada tubo con agua de estanque, lago,... 75. Pon un caracol en cada uno de los tubos T2, T4, T6 y T8. 76. Pon una hoja de Elodea en los tubos T3, T4, T7 y T8. Cada gradilla con tubos debe tener la siguiente apariencia: (Ver figura 3)

77. Envuelve los tubos de ensayo T5-T8 con papel de aluminio para evitar que incida la luz en su interior.

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Bioluminiscencia

78. Saca el sensor de pH de su frasco de almacenamiento. Limpia el sensor con agua destilada. Pon el sensor en el tubo de ensayo T1 y agítalo suavemente para permitir que el agua pase por la punta del sensor. 79. Ejecuta el software general y activa la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el sensor de pH. 80. Cuando el valor mostrado en la pantalla se estabilice apunta el valor de nivel de pH en la sección Análisis de Datos/Tabla 1. 81. Repite los pasos 8, 9 y 10 para cada uno de los siete tubos de ensayo restantes. 82. Cuando todas las medidas de pH hallan sido tomadas, limpia el sensor de pH y vuelve a meterlo en el frasco de almacenamiento. 83. Pon el comprobador de disolución de oxígeno en el tubo de ensayo T1 de tal manera que este sumergido hasta la mitad del tubo. Remueve suavemente y continuamente el comprobador hacia arriba y hacia abajo, con un desplazamiento de 1 cm aproximadamente. Esto permite al agua moverse alrededor de la punta del comprobador. Nota: No agites el agua, o el oxígeno de la atmósfera se mezclará con el agua y causará medidas erróneas. 84. Ejecuta el software general y activa la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el sensor de pH. 85. Cuando el valor mostrado en la pantalla se estabilice (aproximadamente 30 segundos) apunta el valor de nivel de disolución de oxígeno en la sección Análisis de Datos/Tabla 1. 86. Repite los pasos 13, 14 y 15 para cada uno de los siete tubos de ensayo restantes. 87. Cuando todas las medidas de disolución de oxígeno hallan sido tomadas, limpia el sensor de pH y vuelve a meterlo en el vaso de precipitados con agua destilada. 88. Llena completamente cada tubo con agua de estaque y cierra cada tubo con su tapa. No permitas que permanezcan burbujas de aire en el interior de los tubos. Desenrosca ligeramente cada tubo, de tal manera que se queden ligeramente abiertos. Envuelve cada tubo con Parafilm de tal manera que no derramen agua. El Parafilm se expandirá, si es necesario, para alojar cualquier presión que se cree dentro del tubo. Ninguna cantidad de Oxígeno o Dióxido de Carbono debería entrar o salir de los tubos. 89. Pon los tubos de ensayo T1-T8 cerca de una fuente de luz. Sigue las recomendaciones de tu profesor. 90. Predice como el pH y el oxígeno disuelto cambiarán en cada tubo. Escribe un pequeño informe que explique tu razonamiento. Sé específico acerca de los papeles desempeñados por el caracol y la Elodea. Prepárate para hablar acerca de tu informe en el día 2. DÍA 2 91. Repite los pasos 1 a 6 del apartado Calibración de los sensores, para calibrar el sensor de pH y el comprobador de disolución de oxígeno. 92. Repite los pasos 8 a 18 para tomar medidas de nivel de pH y disolución de oxígeno para cada uno de los tubos. B1-116

Biología

Bioluminiscencia

93. Ahora, la Elodea utilizará el ambiente establecido por el caracol y el caracol utilizará el ambiente establecido por la Elodea. Quita el caracol del tubo de ensayo T2 y la Elodea del tubo de ensayo T3. Pon el caracol en el tubo de ensayo T3 y la Elodea en el tubo de ensayo T2. Nota: Trata de no airear el agua durante la transferencia. 94. Quita el caracol del tubo de ensayo T6 y la Elodea del tubo de ensayo T7. Pon el caracol en el tubo de ensayo T7 y la Elodea en el tubo de ensayo T6. 95. Mide el pH y el DO de los tubos T1-T3 y de los tubos T5-T7. Apunta los resultados en la sección Análisis de Datos / Tabla2. Estos valores deberían ser similares a las realizadas antes de la transferencia. Si no es así, el agua ha podido haberse mezclado con el aire de la atmósfera. 96. Llena completamente los tubos de ensayo T1-T3 y T5-T7 con agua y pon un tapón en cada uno de ellos, como en el paso 18. Envuelve cada tubo ligeramente abierto con Parafilm. Pon los tubos de ensayo T1-T3 y los tubos T5-T7 cerca de una fuente de luz, como en el paso 19. 97. Devuelve los caracoles y la Elodea de los tubos T4 y T8, siguiendo las recomendaciones de tu profesor. Limpia y devuelve los tubos de ensayo. DÍA 3 98. Repite los pasos 8 a 18 para los tubos de ensayo T1-T3 y T5-T7. Apunta los resultados en la sección Análisis de Datos / Tabla2. 99. Devuelve los caracoles y la Elodea, siguiendo las recomendaciones de tu profesor. Limpia y devuelve los tubos de ensayo.

 Recomendaciones de seguridad • Sigue las instrucciones para utilizar el equipo.

 Calibración de los sensores • Antes de cada uso, el comprobador de disolución de oxígeno se debe calentar durante un periodo de 10 minutos como se indica debajo. Si el comprobador no se calienta adecuadamente, las lecturas obtenidas no serán fiables. Realiza los siguientes pasos para preparar el comprobador de disolución de oxígeno: 1. Prepara el Comprobador de disolución de oxígeno para su utilización. a) Desenrosca la tapa de la punta del comprobador. b) Utiliza una pipeta, llena la membrana que hay en la tapa con 1ml de solución para los electrodos DO. c) Trata de poner la tapa en el electrodo muy cuidadosamente. d) Pon el comprobador en un contenedor con agua.

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Bioluminiscencia

2. Prepara el PC para la obtención de datos. Ejecuta el software general y active la opción “Captación/Monitorizar”( ). Verás en pantalla el valor medido por el comprobador de disolución de oxígeno. 3. Es necesario calentar el Comprobador de disolución de oxígeno durante 10 minutos antes de tomar las mendidas. Para calentar el comprobador, déjalo conectado a la interface, durante 10 minutos. El comprobador debe estar conectado todo el tiempo para mantener el comprobador caliente. Si de desconecta durante algunos minutos, será necesario calentarlo de nuevo.

 Parámetros de la captación Tipo Duración Tiempo de muestreo Forma de comienzo

General 10 minutos o más 5 segundos Inmediato

 Análisis de datos / Cuestiones y preguntas Tabla de datos:

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Tabla 1 Tubo de Ensayo

pH Día 1

pH Día 2

∆pH

DO Día 1

DO Día 2

∆DO

DO Día 2

DO Día 3

∆DO

1 2 3 4 5 6 7 8

Table 2 Tubo de Ensayo

pH Día 2

pH Día 3

∆pH

1 2 3 5 6 7

1. Calcula el cambio en pH par las tablas 1 y 2. Apuntas los resultados en las tablas 1 y 2. 2. Calcula el cambio en la disolución de oxígeno para la Tablas 1 y 2. Apunta los resultados en las tablas 1 y 2. Cuestiones. 1. Considerando los caracoles. Explica tus razonamientos para cada ensayo: a) ¿Producen o consumen CO2 los caracoles cuando están expuesto a la luz? a) ¿Producen o consumen oxígeno los caracoles cuando están expuesto a la luz? b) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. c) ¿Producen o consumen CO2 los caracoles cuando no están expuesto a la luz? d) ¿Producen o consumen oxígeno los caracoles cuando no están expuesto a la luz? e) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?.

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Bioluminiscencia

2. Considerando la Elodea. Explica tus razonamientos para cada ensayo: b) ¿Produce o consume CO2 la Elodea cuando están expuesto a la luz? a) ¿Produce o consume oxígeno la Elodea cuando están expuesto a la luz? b) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. c) ¿Produce o consume CO2 la Elodea cuando no están expuesto a la luz? d) ¿Produce o consume oxígeno la Elodea cuando no están expuesto a la luz? e) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. 3. Considerando la Elodea puesta en el agua del caracol en los días 2 y 3. Explica tus razonamientos para cada ensayo: c) ¿Produce o consume CO2 la Elodea cuando están expuesto a la luz? a) ¿Produce o consume oxígeno la Elodea cuando están expuesto a la luz? b) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. c) ¿Produce o consume CO2 la Elodea cuando no están expuesto a la luz? d) ¿Produce o consume oxígeno la Elodea cuando no están expuesto a la luz? e) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. 4. Considerando el caracol puesto en el agua de la Elodea en los días 2 y 3. Explica tus razonamientos para cada ensayo: d) ¿Producen o consumen CO2 los caracoles cuando están expuesto a la luz? f) ¿Producen o consumen oxígeno los caracoles cuando están expuesto a la luz? g) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. h) ¿Producen o consumen CO2 los caracoles cuando no están expuesto a la luz? i) ¿Producen o consumen oxígeno los caracoles cuando no están expuesto a la luz? j) ¿Qué tubos de ensayo te permiten responder esto? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo experimental? ¿Qué tubo de ensayo es el tubo de ensayo de control?. 5. Deduce una relación entre los caracoles y las plantas en el agua del estanque. Explica tus razonamientos. 6. Interpreta los resultados de los tubos de ensayo T4 y T8. Compara tus averiguaciones con los resultados obtenidos en la Tabla 2. 7. ¿Cómo comparas tus conclusiones con tus predicciones hechas en el paso Montaje General / 20?

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