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6.1: Respiración celular - Biología

6.1: Respiración celular - Biología


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El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas en un organismo vivo. Las reacciones catabólicas descomponen biomoléculas complejas, como carbohidratos y lípidos, y liberan la energía almacenada en su interior.

Piénsalo

  1. ¿La respiración celular es anabólica o catabólica? Explicar.
  2. ¿La fotosíntesis es anabólica o catabólica? Explicar.

Las enzimas son proteínas que facilitan las reacciones químicas en los sistemas vivos actuando como catalizadores en reacciones bioquímicas. Las enzimas aceleran la velocidad de la reacción al acercar los reactivos o al unirse a un solo reactivo y dividirlo en partes más pequeñas. Las enzimas tienen una propiedad conocida como especificidad, que simplemente significa que cada enzima cataliza una reacción bioquímica específica. Las enzimas son moléculas indispensables para la vida. Las enzimas son funcionales dentro de un rango dado de temperaturas y valores de pH para esa enzima.

Parte 1: Síntesis y almacenamiento de almidón

Utilizando la energía del sol, los organismos fotosintéticos convierten el dióxido de carbono y las moléculas de agua en glucosa. Las plantas no almacenan esta energía química como glucosa. Usando enzimas, las plantas unen las moléculas de glucosa y las almacenan como almidón polisacárido. Las patatas son el principal lugar de almacenamiento de almidón para la planta de patatas. El yodo reacciona con el almidón para formar un color azulado. Puede ver el almidón almacenado en una célula de papa al teñir las células con yodo.

Materiales

  • Portaobjetos de microscopio
  • Cubreobjetos
  • Yodo
  • Células de papa
  • Agua del grifo

Procedimiento

  1. Corta una rodaja fina o raspa algunas células de la superficie de una papa.
  2. Haga un montaje húmedo de las células de papa y tíñelas con una gota de yodo.
  3. Observe sus células a alta potencia.
  4. Dibuja algunas celdas y etiqueta las siguientes estructuras:
    1. pared celular
    2. plastidio con granos de almidón (manchas moradas)

Piénsalo

¿De dónde vino el almidón en las células de la papa?

Parte 2: Digestión del almidón

Cuando come alimentos con almidón como pan o papas, su cuerpo debe digerir el carbohidrato complejo en monosacáridos, como glucosa o fructosa, antes de que pueda ser absorbido por el cuerpo. La alfa amilasa, una enzima que se encuentra en la saliva, cataliza el primer paso en la digestión del almidón.

Solo por el gusto de hacerlo, compra una galleta salada sin sal. Comience a masticar la galleta, pero no se la trague. Siga masticando y permita que la amilasa de su saliva rompa el almidón en maltosa. ¿Puedes notar la diferencia en la galleta después de masticarla durante mucho tiempo? ¿Qué sucedió?

En este laboratorio, evaluará el efecto de la amilasa en una solución de almidón preparada cuidadosamente.

Materiales

  • 2 matraces Ehrlenmeyer, 250 ml
  • Varilla agitadora de vidrio
  • Almohadillas calientes
  • Lápiz de cera
  • Amilasa
  • Maicena
  • 2 tiras reactivas de glucosa
  • Plato caliente

Procedimiento

  1. Etiqueta sus dos matraces A y B.
  2. Añada 100 ml de agua y 10 g de fécula de maíz a cada matraz.
  3. Usando la placa caliente, caliente suavemente esta mezcla, revolviendo continuamente con una varilla de vidrio.
  4. Cuando la mezcla espese, retírela del fuego y enfríe con agua corriente hasta que esté tibia.
  5. Agite bien la solución de amilasa para mezclar la enzima.
  6. Agregue 2 ml de amilasa al matraz A. No agregue enzima al matraz B.
  7. Deje reposar ambos matraces durante 15 minutos y observe cualquier cambio en la viscosidad de las dos soluciones de almidón.
  8. Para ver si ocurrió la digestión del almidón, coloque una pequeña cantidad de solución en cada tira reactiva de glucosa. Compare el color de la tira reactiva con los estándares conocidos.
Viscosidad (espesor)Prueba de glucosa (+ o -)
Vaso de precipitados A:
Tratamiento con amilasa
Vaso de precipitados B:
Sin tratamiento enzimático

Piénsalo

  1. ¿Existe alguna diferencia de viscosidad entre los dos vasos de precipitados? Si es así, explique por qué hay una diferencia.
  2. ¿Qué vaso de precipitados representa el tratamiento de control en este experimento? ¿Es este un control positivo o negativo? Explicar.
  3. Diseñe un experimento que estudie la influencia de un factor como el pH o la temperatura sobre la actividad enzimática. Incluya una pregunta, una hipótesis y los métodos que utilizaría.

Parte 3: Respiración aeróbica

El dióxido de carbono es un subproducto de la respiración celular aeróbica. Medir la producción de dióxido de carbono es una forma indirecta de medir si se está produciendo o no respiración celular.

Su tarea en este laboratorio es determinar si varios conjuntos de semillas de frijol están pasando por respiración celular.

Materiales

  • Matraces
  • Tapones de goma
  • Configuraciones de "botella de respiración"
  • Fenol rojo
  • Semillas de frijol germinadas
  • Semillas de frijol germinadas + hervidas
  • Semilla de frijol seca sin germinar

Procedimiento

  1. Llene un frasco de aproximadamente 1/3 de su capacidad con las semillas de frijol etiquetadas como "Germen". Estas semillas de frijoles se remojaron durante la noche y luego se escurrieron y se cubrieron con una toalla de papel húmeda durante 2 días para permitir que las semillas comenzaran a germinar.
  2. Llene el otro frasco aproximadamente 1/3 de las semillas de frijoles etiquetadas como "Germ-Boil". Estas semillas de frijoles se remojaron como si fueran "Germ", pero luego se hirvieron durante 3-4 minutos y se enfriaron a temperatura ambiente el día del laboratorio.
  3. Su instructor preparará el matraz de control que contiene semillas no germinadas.
  4. Coloque tapones de goma sobre cada matraz y deje reposar los matraces durante aproximadamente una hora.
  5. Después de una hora, reemplace el tapón de goma con un segundo tapón que contenga un embudo y un tubo de goma unido a un tubo de vidrio. Coloque el tubo de vidrio en un tubo de ensayo hasta la mitad de su capacidad con agua.
  6. Agregue varias gotas de solución de rojo fenol al tubo de ensayo. El rojo de fenol, un indicador de pH, es rojo cuando el pH> 7 (básico) y amarillo cuando el pH <7 (ácido).
  7. Ponga varios cientos de ml de agua del grifo en un vaso de precipitados y vierta lentamente el agua en el matraz a través del embudo en la parte superior. Esto obligará a los gases de la botella a burbujear en el tubo de ensayo que contiene la solución de rojo de fenol.
  8. Registre el color de la solución de rojo fenol a medida que los gases presentes en el matraz burbujean a través de la solución.
  9. Limpie el tubo de ensayo, luego repita los pasos 5 a 8 para el segundo matraz. Registre sus observaciones en la siguiente tabla.
    1. Recuerde, el CO2 producido durante la respiración celular se combina con el agua para formar ácido carbónico. El ácido carbónico se disocia en iones de hidrógeno y bicarbonato, y los iones de hidrógeno disminuyen el pH.
      CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+
Semillas de frijolColor del indicadorResultados (CO2 presente o ausente)
Germinando - sin hervir
Germinando - hervido
Sin germinar: control

Preguntas de laboratorio

  1. ¿Qué conjunto de semillas estaba experimentando respiración celular? ¿Cómo lo sabes?
  2. ¿Qué pudo haber pasado con las enzimas en el tratamiento de semillas germinadas y hervidas?
  3. ¿Dónde ocurre la respiración celular dentro de las células de la semilla en germinación?
  4. Para obtener toda la energía posible de una molécula de glucosa (> 36 ATP), ¿qué sustancia debe estar disponible?
  5. ¿Fue el control de este experimento un control positivo o negativo? ¿Cómo podrías diseñar el tipo de control opuesto para este experimento?

Parte 4: Fermentación

Durante la fermentación, solo se pueden generar 2 moléculas de ATP por una molécula de glucosa. El piruvato es un producto de desecho que se produce durante la glucólisis y, a menos que el piruvato se metabolice, evitará que prosiga la fermentación.

Hay dos formas de metabolizar el piruvato. En las levaduras y algunos otros microbios, el piruvato se convierte en alcohol etílico (etanol). En los animales y algunas bacterias, el piruvato se convierte en ácido láctico.

Piénsalo

Dibuja claramente la vía de fermentación en la levadura.

Experimento "Elaboración de vino"

Trabajando en su grupo, diseñará un experimento para probar una hipótesis sobre la tasa de fermentación. Algunas de las variables experimentales que puede manipular en el proceso de fermentación son:

  • Tipo de azúcar (Posibilidades: sacarosa, lactosa, glucosa y dextrina)
  • Cantidad de levadura (use 1 gramo como valor de control)
  • Temperatura (18 ° C — temperatura ambiente, 37 ° C, 55 ° C o baño de hielo 0 ° C)

Piénsalo

  1. ¿Cuál es la pregunta que hace su grupo para este experimento?
  2. Describe tu hipótesis.

Diseño experimental

Para probar su hipótesis, instale tres o cuatro tubos de fermentación. Asegúrese de incluir un control en su experimento. Siéntase libre de diseñar su experimento utilizando este diseño experimental general que puede modificar según sea necesario. Asegúrese de etiquetar sus tubos, ya que podría colocarlos en un baño de agua compartido con otros grupos.

  1. Llene cada tubo de ensayo hasta la mitad con agua.
  2. Agrega 1 gramo de levadura.
  3. Agrega 1 gramo de azúcar.
  4. Mezcle todos los ingredientes.
  5. Coloque un globo sobre la parte superior de cada tubo.
  6. Coloque los tubos en un soporte para tubos de ensayo a la temperatura adecuada.
  7. Después de 30 minutos, observe los tubos y mida la circunferencia del globo.

Preguntas de laboratorio

Describe tu diseño experimental:

TuboContenidoVariableCircunferencia del globo (en cm)
1
2
3
4 (control)
  1. ¿Cuál fue el control en su experimento? ¿Fue un control positivo o un control negativo? Explicar.
  2. ¿Los resultados respaldaron su hipótesis? Si no es así, ¿por qué cree que sus resultados no respaldaron su hipótesis? ¿Cuál sería tu nueva hipótesis?
  3. ¿Qué otros experimentos realizaría para respaldar o perfeccionar su hipótesis?


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