Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y HumanidadesPlantel Sur

Práctica 2. Mecanismos respiratorios

Grupo: 628

Equipo: 1

Autores: García de la Cruz Alexis Medina Mateos Andrea Alejandra Silva de Paz Daniel Fernando Vázquez Becerril Alba Vilchis Conde José Manuel

Mecanismos respiratoriosPreguntas generadoras:1. Si los peces, almejas y artemias viven en el agua, ¿cómo obtienen el oxígeno? 2. Si las lombrices y chapulines no tienen pulmones, ¿cómo obtienen el oxígeno? Planteamiento de las hipótesis:Con las preguntas generadoras, y tras analizar que todos los especímenes a analizar son aerobios, nuestra predicción para esta práctica es que veremos no sólo las estructuras sino la manera en que se realiza la respiración en diferentes tipos de animales, desde invertebrados hasta peces, esto según las condiciones del medio en el que viven, y así ver las adaptaciones que resuelven el problema de respiración en cada caso. Además de ver las diferencias en los medios de captación del oxígeno.

IntroducciónLas células del cuerpo dependen de un flujo de energía ininterrumpido. Esta energía se obtiene de la oxidación de los alimentos. La obtención de oxígeno a través del proceso respiratorio es escénicas para todos los seres vivos.El uso de oxígeno directamente por las células es la respiración, mientras que la obtención de oxígeno varia grandemente entre los diretes grupos de seres vivos, el intercambio de oxígeno y bióxido de carbono se lleva a cabo gracias a estructuras como pulmones, branquias, membranas, etc.En los protestas se lleva a cabo la respiración por difusión del oxígeno hacia el cuerpo y la liberación del bióxido de carbono a través de la membrana plasmática.En las lombrices de tierra y otros animales que carecen de sistema respiratorio se capta el oxígeno a través de la piel húmeda. De ahí pasan al resto del cuerpo por sistema circulatorio y posteriormente hasta las células.Los insectos y otros artrópodos poseen tubos respiratorios llamados tráqueas que transportan el aire hacia adentro y hacia afuera a través de unas hendiduras llamadas estigmas. Es de los mecanismos más eficientes por la rapidez del proceso.En muchos animales acuáticos, la respiración se efectúa con ayuda de las branquias. El oxígeno contenido en el agua fluye a través de la cámara branquial y posteriormente hacia las células. El bióxido de carbono se libera por difusión hacia afuera de la sangre en los canales branquiales.Los reptiles, aves y mamíferos respiran por medio de pulmones, la característica principal es el recubrimiento epitelial húmedo con aire en las cavidades que contienen oxígeno por un lado, por el otro la sangre de los capilares. El oxígeno de la cavidad pulmonar se difunde hacia las células epitelial es y de ahí a la sangre. De ahí finalmente por el sistema circulatorio llega a todas las células del cuerpo.

Objetivos: Describir la estructura externa de un pez óseo. Describir la estructura externa de las branquias de un pez óseo. Relacionar la estructura con la función de las laminillas branquiales. Describir la estructura externa de un chapulín y una lombriz de tierra. Describir la estructura externa de la piel y los espiráculos. Relacionar la estructura con la función de la piel, los espiráculos y las tráqueas.

Procedimiento:1ª parte: Las branquias de algunos organismos acuáticos.A. Las branquias de un pez teleósteo.El camino del oxígeno con su transportador, el agua. Elabora un dibujo o boceto de todo el pez, esquematiza con atención la cabeza. Posteriormente abre la boca del pez e introduce tu dedo hasta que atraviese las branquias, ¿por dónde se mueve el agua dentro del pez? Las branquias. Colócate los guantes y toma al pez por su parte dorsal, con las tijeras corta la parte inferior del opérculo de manera que queden expuestas las branquias. Elabora otro esquema, poniendo atención a la forma y estructura de los arcos branquiales ¿Cuántos tiene?Corta una branquia y dibújala, con cada una de sus partes. Indica el recorrido del oxígeno desde el agua hasta el interior de la célula.Corta un filamento branquial y colócalo en un portaobjetos, obsérvalo al microscopio con el objetivo de 10X sin cubreobjetos. Realiza un esquema poniendo atención a la irrigación sanguínea, ¿Cómo entra el oxígeno a la branquia?B. Observación de las branquias en vivo de un pez empleando juveniles de charal.Deposita un juvenil de charal en un portaobjetos excavado con agua, coloca el cubreobjetos y obsérvalo en vivo a 10x, identifica el ritmo cardiaco y el corazón localizado en la parte ventral de las branquias.C. Observación de la función de las branquias en vivo empleando el modelo de la Artemia salina. Coloca una Artemia entre un portaobjetos y un cubreobjetos, cuidando de mantenerla húmeda todo el tiempo.Observa esta preparación en un microscopio compuesto con el objetivo de 10x, obtén directamente de aquí una fotografía e indica cada una de las partes de la branquia, posteriormente observa como es el movimiento de las branquias así como la circulación que sucede en el cuerpo de este organismo. D. Observación de las branquias en vivo de un molusco. Toma una almeja u ostión y separa las valvas empleando un desarmador, después coloca al organismo abierto en una charola de disección con suficiente agua. Con el microscopio de disección observa la estructura interna de estos organismos y localiza las branquias. Realiza esquemas de tus observaciones. Corta un pedazo de papel aluminio y colócalo sobre las branquias del molusco, observa el movimiento del papel e identifica la dirección de la corriente de agua. 2ª parte: La obtención del oxígeno a través de la piel y las tráqueas.A. Los espiráculos y las tráqueas. Coloca el chapulín en una caja de Petri con una torunda de éter y espera a que se duerma. Elabora un esquema del chapulín, apóyate con el microscopio estereoscópico para observar por el borde entre la parte dorsal y ventral los espiráculos. ¿Por dónde se mueve el aire hacia el interior del chapulín?Para la observación de las tráqueas de quitina, toma el chapulín por la parte ventral y con el bisturí corta el pliegue que se localiza entre la parte dorsal y la ventral. Coloca el chapulín sobre un portaobjetos y localiza las tráqueas, notarás unas estructuras blancas brillantes, con la navaja disécalos y colócalos en un cubreobjetos y obsérvalas a 40x, notarás unos anillos quitinosos. Esquematiza las tráqueas, y el órgano que esté junto a estas estructuras ¿Qué función tienen las tráqueas en los insectos?B. La piel de los gusanos.Coloca un gusano en la charola para disección y con el escalpelo corta desde la parte anterior hasta la posterior. Observa el vaso dorsal y la circulación que ocurre en la lombriz de tierra. ¿Cuál es la relación de la obtención del oxígeno con la circulación sanguínea?

Indica el recorrido del oxígeno desde el aire hasta el interior de la célula.Resultados:

1. Si los peces, almejas y artemias viven en el agua, ¿cómo obtienen el oxígeno? Mediante las branquias, estructuras adaptadas para captar el oxígeno del agua.

2. Si las lombrices y chapulines no tienen pulmones, ¿cómo obtienen el oxígeno? Mediante respiración cutánea y por tráqueas respectivamente, estos son mecanismos evolutivos que resolvieron el problema de la respiración proporcional a la complejidad de estos dos animales.

1ª parte: Las branquias de algunos organismos acuáticos:

Al realizar esta práctica podemos entender la función de las branquias como medio de obtencion del oxígeno gracias al flujo de la corriente de agua observada en el pez. Con la obtención del agua, por las diferentes estructuras, se hace llegar al cuerpo el oxígeno y posteriormente a las células, este recorrido se pudo ver mejor en el ostión al microscopio.Con las fotografías de los esquemas podemos ver la localización de las branquias en los diferentes animales y con ello, tanto el tamaño como la forma, en el caso del pez, se ve claramente la presencia de las branquias en la parte lateral de la cabeza, por otro lado en la artemia se ven a lo largo del cuerpo, desde la cabeza hasta la mitad de su cuerpo. Finalmente en el ostion podemos observar como se localizan en la parte central, son mucho más pequeñas y compactas.

2ª parte: Obtención de oxígeno a través de la piel y las tráqueas.

Los espiráculos en los insectos y artrópodos constituyen su estructura de captación del aire, en esta parte ingresa el oxígeno y, por su simplicidad, se distribuye el aire rápidamente al resto del cuerpo, esto mediante las tráqueas que son las estructuras internas, por ello y por la simplicidad es uno de los mecanismos respiratorios más eficientes.Por otro lado, en la lombriz, la respiración cutánea por difusión es un mecanismo por más sencillo en el cual simplemente se necesita de un medio húmedo que proporcione el oxígeno que será distribuido por el torrente sanguíneo.Sin duda alguna, al ser estos mecanismos más simples, aumentan su eficacia de aprovechamiento energético y optimización del tiempo.

Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:Tras la hipótesis planteada, la cual establecía:“Con las preguntas generadoras, y tras analizar que todos los especímenes a analizar son aerobios, nuestra predicción para esta práctica es que veremos no sólo las estructuras sino la manera en que se realiza la respiración en diferentes tipos de animales, desde invertebrados hasta peces, esto según las condiciones del medio en el que viven, y así ver las adaptaciones que resuelven el problema de respiración en cada caso. Además de ver las diferencias en los medios de captación del oxígeno.”

Tras la práctica podemos decir que nuestra hipótesis es correcta, sin embargo, podemos agregar que cada mecanismo al ser distinto, tiene un grado de potencialidad diferente para la producción de energía, además de que se pueden ver similitudes entre las estructuras, producto de antepasados comunes.

Preguntas guía:¿Por dónde se mueve el agua dentro del pez?Por la boca hasta llegar a las branquias.¿Cuántos arcos branquiales tiene?14 divididos en 7 pares.¿Cómo entra el oxígeno a la branquia?Por difusión ¿Por dónde se mueve el aire hacia el interior del chapulín?Por los estigmas¿Qué función tienen las tráqueas en los insectos?Capturar y distribuir el aire a lo largo del cuerpo.¿Cuál es la relación de la obtención del oxígeno con la circulación sanguínea?El oxígeno será transportado por medio delConceptos clave:Mecanismos respiratorios:El mecanismo de respiración consiste en la habilidad que tiene un individuo para llevar a sus pulmones aire de la atmósfera exterior (inspiración) y posteriormente exhalar el aire de los pulmones (espiración). Los factores que afectan a este mecanismo son principalmente las vías aéreas internas. El diafragma y sus músculos asociados, la caja de costillas, la musculatura asociada y las características de los mismos pulmones son factores que intervienen en la respiración. La respiración es llevada a cabo por los músculos que literalmente cambian el volumen de la cavidad torácica y al hacerlo crea presiones negativas y positivas que mueven el aire dentro y fuera de los pulmones. Dos grupos de músculos son utilizados; aquellos que están dentro y cerca del diafragma que causan el movimiento hacia arriba y hacia abajo del diafragma, cambiando el tamaño de la cavidad torácica en la dirección vertical y aquellos que mueven la caja de costillas hacia arriba y hacia abajo para cambiar el diámetro lateral del tórax.Obtención de oxigeno:Las fuentes industriales para obtener oxígeno son el aire y el agua.A partir del aire: Se extrae el oxígeno por licuefacción y ulterior destilación fraccionada. El aire consta del 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y 1% de Argón, Neón, dióxido de carbono y vapor de agua. Primeramente se separan del aire estos dos últimos compuestos; a continuación se comprime, se enfría y se deja expandir, hasta que se produce la licuefacción y se obtiene aire líquido. Después, este se deja evaporar parcialmente, con lo cual se vaporiza el nitrógeno, cuyo punto de ebullición es más bajo, dejando un residuo enriquecido en oxígeno. Mediante repetición cíclica de este proceso se llega a preparar un oxígeno del 99,5% de pureza. A partir del agua: Se obtiene oxígeno muy puro por Electrólisis, como subproducto en la preparación del hidrógeno. En los laboratorios: Se suele preparar por descomposición térmica del Clorato de potasio Clorato de potasio KClO3. La reacción2KClO3(s)= 2KCl(s) + 3O2(g)Se cataliza por la presencia de distintas sustancias sólidas, tales como el Dióxido de manganeso MnO2, óxido de hierro (III), arena fina o vidrio en polvo. Se cree que la misión del Catalizador es proporcionar una superficie suficiente para que pueda producirse el desprendimiento del oxígeno gaseoso.Respiración de organismos acuáticos:Los seres vivos que respiran necesitan oxígeno. Algunos de los animales que viven en el agua salen a la atmósfera para respirar, pero muchos organismos pueden usar el oxígeno que está disuelto en el agua.

 Consumo de oxígeno (ml O2/gr. peso seco/hora a 15°c)Bacterias 110Ciliados 0.5-10Erizos, medusas, anélidos 0.005-0.02Crustáceos 0.1-0.2Peces pequeños 0.2-0.24Peces grandes 0.05-0.1 

La proporción de oxígeno en el agua depende mucho de la temperatura, de la agitación de las aguas y la presión atmosférica y de la actividad de los organismos fotosintéticos. El fitoplancton genera oxígeno y llega a sobresaturar las aguas en las que se encuentran. Los organismos sin sistema respiratorio ni circulatorio usan la simple difusión para que el oxígeno pase del agua a sus células, pero la distancia máxima a la que este método es eficaz es del orden de 1 mm. Por esto las medusas, las esponjas o las planarias que usan la difusión para llevar oxígeno a sus células, tienen limitado su tamaño y la forma de su cuerpo. Los organismos de vida más compleja han tenido que desarrollar adaptaciones diversas para respirar. Las más comunes son las branquias y un sistema circulatorio con hemoglobina o sustancias similares, para transportar oxígeno con eficacia.

Respiración de organismos terrestres:

La respiración pulmonar es la más frecuente en los animales terrestres, que extraen oxígeno del aire atmosférico. Los órganos respiratorios son los pulmones, que están rodeados de vasos sanguíneos que recogen el oxígeno del aire y lo transportan al resto del organismo en la sangre. La mayoría de los animales terrestres respiran mediante pulmones, que son cavidades internas en las que se encuentra la superficie respiratoria. Algunas arañas tienen pulmones en libro. Se trata de cavidades internas cuya pared está muy replegada, formando láminas muy finas. También se da esto en muchos insectos. Los vertebrados terrestres poseen cavidades internas cuyas paredes están llenas de capilares sanguíneos. Estos captan el oxígeno del aire y liberan el dióxido de carbono. Algunos animales pueden tomar el aire directamente a través de la piel: es la respiración cutánea.

Branquias:

Se encuentran en la parte posterior de la cabeza. Están formadas por una serie de láminas superpuestas y recorridas por vasos sanguíneos. El agua penetra por la boca o por los orificios nasales y circula entre las branquias, donde la sangre absorbe el oxígeno y lo distribuye a todo el cuerpo. Este tipo de respiración lo encontramos en peces, larvas acuáticas de anfibios e insectos.

Espiráculos:

Los espiráculos son aberturas en la superficie de algunos animales que por lo general conducen a sistemas respiratorios. Es un pequeño orificio detrás de cada ojo que se abre a la boca en algunos peces. En los peces sin mandíbula primitiva de la primera abertura branquial inmediatamente detrás de la boca es esencialmente similar a la otra abertura branquial. Con la evolución de la mandíbula en los primeros vertebrados con mandíbulas,

esta hendidura branquial se "atrapado" entre el delantero Gill-varilla y la varilla siguiente, el hueso hiomandibular, el apoyo a la mandíbula bisagra y el anclaje de la mandíbula con el cráneo propiamente dicho. La abertura branquial estaba cerrada desde abajo, la abertura que quedaba era pequeña y el agujero-como, y se denomina "espiráculo". El espiráculo todavía se encuentra en todos los peces cartilaginosos, excepto los tiburones réquiem, tiburones martillo, y quimeras, y en algunos peces óseos primitivos, los archivos. También se ve como una muesca ótica en el cráneo de los labyrinthodontes extintas, y se cree que está asociado con la abertura del oído en amniotas y ranas.

Quitina:

La quitina es un biopolímero sumamente abundante en la naturaleza pues forma parte del exoesqueleto de los artrópodos (el grupo animal más diverso y abundante del planeta, que incluye a los insectos, crustáceos y arácnidos). También puede encontrarse en el tejido estructural de algunas especies de moluscos, hongos y microalgas. La quitina es un compuesto cuya principal función en la naturaleza es estructural. Esto es, forma parte esencial de tejidos que dan soporte y protección al cuerpo del organismo.

Adaptaciones:

Una adaptación biológica es un proceso fisiológico o rasgo morfológico o del comportamiento de un organismo que ha evolucionado durante un período mediante la selección natural de tal manera que incrementa sus expectativas a largo plazo para reproducirse con éxito.

Tráqueas: La tráquea es un tubo flexible y elástico constituido por anillos cartilaginosos los cuales están unidos entre sí por medio de ligamentos intermedios que permiten su alargamiento o retracción.

Respiración cutánea:

La estructura respiratoria es el tegumento corporal. La piel es la encargada de realizar el intercambio gaseoso. Para ello, la piel debe ser muy fina, estar húmeda y muy irrigada por el medio interno del animal. Encontramos este sistema respiratorio en animales como los anélidos, algunos moluscos, y anfibios; incluso, en ciertos equinodermos. En moluscos y anfibios es necesario complementar su función con otros sistemas respiratorios.

Relaciones. Que el alumno explique la importancia de los mecanismos respiratorios. Que el alumno lleve a cabo transferencias a otros organismos y los relacione con las funciones de las branquias.

BibliografíaPrograma del curso de Biología III PAPIME UNAM

Fundamentos de zoología. Boolotian. Pp.450

http://www.aguamarket.com/sql/temas_interes/tema_interes.asp?id_tema_interes=787

http://www.animalesyanimales.com/respiracion-animal/

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/2esobiologia/2quincena8/2quincena8_contenidos_3a.htm

http://campodocs.com/articulos-para-saber-mas/article_40668.html

http://www.siaq.net/quitina.html

http://mundo-pecuario.com/tema205/sistema_respiratorio_animales/traquea-1388.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/animal/contenidos7.htm