Actividad experimental 3: alimentación heterótrofa.
Digestión de la albúmina por “pepsina” industrial
Preguntas generadoras:
1. ¿Cómo actúa la pepsina sobre las proteínas?
-La pepsina se produce en el estómago, actúa sobre las proteínas degradándolas, y proporciona péptidos y aminoácidos en un ambiente muy ácido.
2. ¿Cómo están formadas las proteínas?
- Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.
3. ¿Qué es la pepsina?
-La pepsina es una peptidasa, una enzima digestiva que degrada las proteínas en el estómago
4. ¿Cuál es el papel que desempeñan las proteínas del alimento, en los animales?
-Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las bio moléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo.
Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre ellas estructural (colágeno y queratina), reguladora (insulina y hormona del crecimiento), transportadora (hemoglobina), defensiva (anticuerpos), enzimática (sacarasa y pepsina) y contráctil (actina y miosina).
5. ¿Por qué es necesario que se digieran las proteínas del alimento?
-Porque se tienen que simplificar para ser absorbidos.
6. ¿Qué es la hidrólisis de una proteína?
- La proteína hidrolizada es una proteína hidrolizada, es decir separada en sus partes constituyentes: los aminoácidos. Las proteinas hidrolizadas suelen provenir de fuentes animales o de fuentes vegetales.
7. ¿Qué papel desempeña el ácido clorhídrico al actuar sobre la pepsina?
-separa los enlaces de la pepsina, es decir ayuda a hidrolizar la pepsina.
Planteamiento de las hipótesis:
-La pepsina degrada las proteínas en el estómago
-se produce en el estómago y actúa sobre las proteínas degradándolas.
- Una reacción característica de los polipéptidos es la reacción de Biuret, las proteínas y los aminoácidos no dan positiva esta reacción.
- El jugo gástrico contiene ácido clorhídrico libre y dos enzimas: quimosina y pepsina y ambas son secretadas como proenzimas inactivas, y en presencia del ácido clorhídrico se transforman espontáneamente en enzimas activas.
Introducción
La pepsina es una péptida, una enzima digestiva que degrada las proteínas en el estómago; las otras enzimas digestivas importantes son la tripsina y la quimotripsina. La pepsina se produce en el estómago, actúa sobre las proteínas degradándolas, y proporciona péptidos y aminoácidos en un ambiente muy ácido.
La pepsina es más activa con un pH de entre 2 y 4. Se desactiva permanentemente con un pH superior a 6. Corta a los aminoacidos Fenilalanina (Phe), Tirosina(Tyr) y al Triptófano(Trp)en los grupos aminos.
El jugo gástrico, elaborado por las glándulas de la mucosa del estómago, contiene ácido clorhídrico libre y dos enzimas: quimosina y pepsina. En realidad ambas son secretadas como proenzimas inactivas, y en presencia del ácido clorhídrico se transforman espontáneamente en enzimas activas.
Durante la digestión de las proteínas (polímeros de aminoácidos) se hidrolizan los enlaces peptídicos de estas moléculas. Este proceso se inicia en el estómago por acción de las pepsinas que rompen las uniones (enlaces peptídicos) a nivel de los aminoácidos fenilalanina y tirosina, de manera que los productos de la digestión gástrica de las proteínas son polipéptidos de muy diversos tamaños. La mayor parte de la digestión de proteínas se produce en el intestino delgado, donde los productos de la digestión gástrica son hidrolizados hasta aminoácidos, primero por la acción de las enzimas proteolíticas del jugo pancreático y después por las enzimas asociadas a las células de las microvellosidades.
Una reacción característica de los polipéptidos es la reacción de Biuret, las proteínas y los aminoácidos no dan positiva esta reacción
Objetivos:
· Identificar la acción de la pepsina sobre las proteínas
· Identificar los productos de la acción de la pepsina sobre las proteínas
· Comprender la acción de los jugos gástricos en la digestión química del alimento
· Conocer cómo se puede activar una enzima
Material:
1 vaso de precipitados de 1000 ml
Papel filtro
1 embudo
1 probeta de 100 ml
1 gradilla
4 tubos de ensayo
4 probetas de 10 ml
Gasas
Material biológico:
Claras de huevo
Sustancias:
Ácido clorhídrico 0.1 N
Reactivo de Biuret
Pepsina
Equipo:
1 balanza granataria electrónica
1 parrilla con agitador magnético
Procedimiento:
Bate la clara de huevo cruda en un litro de agua fría, y llévala hasta la ebullición, sin dejar de batir. Fíltrala. El líquido que se obtiene es una fina suspensión, muy estable, de albúmina desnaturalizada.
Prepara, por otro lado, jugo gástrico artificial, diluyendo en 100 ml de agua, 1 g de jugo gástrico desecado, que se vende en las farmacias bajo la denominación de “pepsina”, nombre que proviene de la enzima principal que contiene.
Prepara en cuatro tubos de ensayo, las siguientes mezclas:
1. 6 ml de albúmina + 6 ml de agua.
2. 6 ml de albúmina + 1,5 ml de agua + 4,5 ml de HCl, 0.1 N.
3. 6 ml de albúmina + 1,5 ml de pepsina + 4,5 ml de agua
4. 6 ml de albúmina + 1,5 ml de pepsina + 4,5 ml de HC1, 0.1 N.
5.
A continuación coloca los tubos a baño María, a 40° C. Algunos minutos más tarde, únicamente en el tubo 4 se producirá un aclarado, esto es consecuencia de la actividad de la pepsina que, en medio ácido, ha hidrolizado a la albúmina.
Resultados:
Contenido del tubo | Reacción Biuret |
Albúmina + agua | Color café |
Albúmina + agua +ácido clorhídrico | Color café |
Albúmina + pepsina + agua | Color café |
Albúmina + pepsina +ácido clorhídrico | Color café con un anillo alrededor. |
Análisis de resultados:
Elabora la caracterización de los siguientes conceptos: proteína, hidrólisis, enlace peptídico, polipéptido, aminoácido, digestión química, enzima activa, enzima inactiva.
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
-El Reactivo de Biuret es aquel que detecta la presencia de proteínas, péptidos cortos y otros compuestos con dos o más enlaces peptídicos en sustancias de composición desconocida.
Está hecho de hidróxido potásico (KOH) y sulfato cúprico (CuSO4), junto con tartrato de sodio y potasio (KNaC4O6·4H2O). El reactivo, de color azul, cambia a violeta en presencia de proteínas, y a rosa cuando se combina con polipéptidos de cadena corta.
Conceptos claves: Digestión de proteínas, pepsina, sitio de producción de pepsina en el aparato digestivo humano, sitio de hidrólisis total de las proteínas en el aparato digestivo humano.
Relaciones.
Esta actividad de laboratorio coadyuva a la construcción del concepto de digestión química, en este caso, asociada con la degradación de las proteínas. Es importante relacionar los órganos donde se inicia y termina esta hidrólisis.
Actividad experimental 4: alimentación heterótrofa.
Digestión de las grasas
Preguntas generadoras:
- ¿Cómo actúa la bilis sobre las grasas?
- ¿En dónde se produce la bilis?
3. ¿Cuál es el papel que desempeñan las grasas del alimento, en los animales?
4. ¿Por qué es necesario que se emulsifiquen las proteínas del alimento?
5. ¿Qué es la emulsificación de una grasa?
Planteamiento de las hipótesis:
La bilis es producida en el hígado y actúa como emulcificante sobre las grasas, es decir, ayuda a ser digeridas por nuestro aparato digestivo. En este caso el onoton es una bilis industrial y actuara como tal sobre las grasa, osea, el agua con aceite y la emulsificara.
Introducción
Las grasas forman parte de los alimentos. El agua es el medio en el que se disuelven muchas de las substancias que forman parte del alimento, las grasas no se disuelven en el agua o se disuelven muy poco. Para que las enzimas digestivas puedan actuar sobre las grasas, es necesario que estas se transformen en pequeñas gotas que se puedan dispersar en el agua, a esta mezcla se le llama emulsión. Existen substancias que emulsifican las grasas como los detergentes, y un producto del hígado del ser humano, la bilis.
Las moléculas de grasa están constituidas por una cabeza hidrofílica (atraída por el agua) y una cola hidrofóbica (que no se mezcla con el agua). Las moléculas del aceite al agregarse al agua se acomodan como grandes gotas, en las cuales las cabezas se orientan hacia las moléculas de agua y las colas hacia adentro. La substancia emulsificadora como la bilis rompe las grandes gotas en pequeñas, lo que sucede en el intestino delgado. Una vez emulsificadas las grasas actúan sobre ellas la enzima llamada lipasa (enzima digestiva) que separa las cabezas de las colas
Objetivos:
· Identificar la acción de la bilis sobre las grasas
· Conocer en que consiste la emulsificación de una grasa
· Conocer algunas propiedades químicas de las grasas
· Identificar el inicio de la digestión química de las grasas
· Comprender que la digestión de los alimentos depende de su composición química.
Material:
3 vasos de precipitados de 250 ml
1 probeta de 100 ml
Material biológico:
Aceite de cocina
Sustancias:
Medicamento que contenga bilis (Onoton)
Agua destilada
Equipo:
Parrilla con agitador magnético
Balanza granataria electrónica
Procedimiento:
Vierte 100 ml de agua tibia en los dos vasos de precipitados. Vierte 5 ml de aceite de cocina en los dos vasos de precipitados. En otro de los vasos de precipitados prepara una solución al 1% de bilis (pesa 1 g de bilis y disuélvelo en 100 ml de agua). A uno de los vasos de precipitados que contiene aceite y agua agréguele 10 ml de la solución de bilis al 1%. Agita ambos vasos de precipitados y observa que sucede, deja de agitar y vuelve a observar que le sucede a las mezclas.
Resultados:
Contenido del tubo | Durante el agitado (tamaño de las gotas) | 1 min después de agitarlo (tamaño de las gotas) |
Agua + aceite | Las gotas se van haciendo un poco más pequeñas mientras, pero el cambio no es muy notorio. | El tamaño de las gotas es casi igual, son muy grandes. |
Agua + aceite + bilis | Las gotas sufren un gran cambio de tamaño, casi desaparecen. | Las gotas solo aumentan un poco de tamaño pero se notan como encapsuladas y no son tantas. |
Análisis de resultados:
Elabora la caracterización de los siguientes conceptos: grasa, emulsificación, hidrofílico, hidrofóbico.
Grasa: grasa es un término genérico para designar varias clases de lípidos, aunque generalmente se refiere a los acilglicéridos, ésteres en los que uno, dos o tres ácidos grasos se unen a una molécula de glicerina, formando monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos respectivamente. Las grasas están presentes en muchos organismos, y tienen funciones tanto estructurales como metabólicas.
Emulcificacion: Una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son emulsiones de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos más comunes de aceites encontrados en la vida diaria.
Hidrofilico: es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por el agua. En una disolución o coloide, las partículas hidrófilas tienden a acercarse y mantener contacto con el agua. Las moléculas hidrófilas son a su vez lipófobas, es decir no tienen afinidad por los lípidos o grasas y no se mezclan con ellas.
Hidrofobico: Por lo tanto, algo hidrófobo es aquello que tiene horror al agua, el término se aplica a aquellas sustancias que son repelidas por el agua o que no se pueden mezclar con ella. Un ejemplo de sustancias hidrófobas son los aceites.
Emulsificacion.
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
La bilis Interviene en los procesos de digestión funcionando como emulsionante (parecido a los catalizadores) de los ácidos grasos es decir, las convierten en gotitas muy pequeñas que pueden ser atacadas con más facilidad por los jugos digestivos. El onoton actúa de igual manera porque es bilis industrial,
Conceptos clave: Emulsificación de las grasas, bilis, sitio de producción de bilis, sitio de degradación de las grasas en el aparato digestivo, digestión química.
Relaciones. Esta actividad de laboratorio apoya la comprensión del concepto de digestión química, por otro lado, permite introducir al estudiante en la identificación de la digestión como un proceso complejo cuya elaboración esta en función de la complejidad química del alimento y de la capacidad enzimática del animal en cuestión.
Actividad experimental 5, Octava etapa
La alimentación y excreción en Paramecium
Preguntas generadoras:
- ¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre la alimentación de un organismo unicelular heterótrofo y los heterótrofos multicelulares?
- ¿A qué crees que se deban las diferencias?
- ¿Cómo afecta la alimentación heterótrofa las características anatómicas de su organismo?
Planteamiento de las hipótesis:
Introducción
Paramecium es un protoctista unicelular que generalmente se encuentra en aguas estancadas. Es muy útil en los laboratorios de biología porque es abundante y fácil de conservar en el laboratorio. La única célula que constituye a este organismo realiza las mismas funciones vitales que cualquier otro ser vivo multicelular, es un protoctista parecido a los animales porque su forma de nutrición es heterótrofa, es capaz de moverse y capturar su alimento.
Objetivos:
· Observar como un organismo unicelular lleva a cabo la alimentación.
· Identificar como realiza el Paramecio la regulación del agua.
· Comprender como realiza la excreción un organismo unicelular.
Material:
Portaobjetos
Cubreobjetos
Goteros
Algodón
Material biológico:
Cultivos de paja, arroz y trigo para la obtención de Paramecium [1]
Sustancias:
Acetona
Polvo de carmín
Equipo:
Microscopio compuesto
Microscopio de disección
Procedimiento:
Examina los cultivos con un microscopio de disección y observa las áreas de mayor concentración de paramecios ¿Cuál es la actividad de estos organismos? ¿Cómo se comportan ante la luz?
El movimiento y el tamaño aumentan al observar a través del microscopio. La rapidez aparente de los paramecios hace difícil su observación en el campo del microscopio. Se pueden anestesiar si se coloca una gota de acetona en la preparación que contiene el cultivo. También se puede reducir la movilidad colocando en la preparación unas fibras de algodón. Antes de tapar la preparación con el cubreobjetos coloca un poco de polvo de carmín con una espátula, después coloca el cubreobjetos.
Observa el organismo en sus diferentes niveles variando el enfoque con el tornillo micrométrico ¿Cuál es el extremo anterior del organismo el achatado o el puntiagudo? Observa al paramecio y haz un dibujo anotando las estructuras que hayas podido identificar.
Describe el movimiento general del paramecio. Cambia a mayor aumento, si es necesario reduce la luz. Los cilios deben estar en movimiento y se observan mejor en los bordes visibles del organismo. ¿Son diferentes los cilios en los extremos opuestos de la célula? Observas algún ritmo en el movimiento de los cilios.
Localiza una concavidad lateral de la célula. Observa como las partículas son engullidas por este orificio. ¿Cómo logra el paramecio que las partículas de carmín entre por el orificio? ¿Existe alguna estructura que se proyecte al interior del citoplasma? ¿Qué forma tiene? Describe la trayectoria de las partículas de carmín en el interior del paramecio ¿Dónde se acumulan las partículas de carmín? Observa un rato al organismo y podrás ver que expulsa el carmín por un punto por debajo del orificio de entrada, elabora un dibujo de tus observaciones.
El agua se está difundiendo constantemente al interior del paramecio, si este no es capaz de eliminarla puede explotar. Observa la región próxima al extremo achatado, podrás ver una estructura en forma de estrella que se abre y aparentemente “desaparece” a intervalos regulares ¿cómo se llama esta estructura?
Cuando se observa la “estrella”, la vacuola se esta llenando de agua. La aparente “desaparición” es la contracción de la vacuola, cuando la vacuola se contrae, el agua es forzada a salir del paramecio. Muchas especies de paramecios tienen dos vacuolas contráctiles. Una se encuentra generalmente en el extremo achatado de la célula y la otra en el extremo puntiagudo del organismo.
Resultados:
Dibuja al Paramecium y las estructuras celulares que observaste.
Análisis de resultados:
Elabora la caracterización de los siguientes conceptos: Organismo unicelular, organelos, citostoma, citofaringe, ingestión celular, excreción celular
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
Conceptos claves: Ingestión y excreción unicelular, organismo unicelular.
Relaciones. En este tema es fundamental que los alumnos relacionen a los organismos unicelulares con las células que constituyen a los organismos multicelulares y que se establezcan claramente las diferencias entre el nivel celular y el multicelular. Un aspecto importante es establecer la característica casi exclusiva de Paramecium de contener una boca u orificio permanente de ingestión de los alimentos.
[1] Los cultivos se pueden preparar hirviendo sendos recipientes con arroz, paja y trigo, después de enfriar se inoculan un gotero de agua estancada y se deja en la oscuridad. Es conveniente prepararlos entre 10 y 15 días de anticipación a la realización de la práctica.
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