martes, 22 de marzo de 2011

PRIMERA EVALUACIÓN

-1) ÍNDICE

  • 1) Índice
  • 2) Existencia de sales minerales en los esqueletos
  • 3) La acción tampón en los líquidos naturales
  • 4) Procesos de ósmosis
-         4a) Huevo de gallina
-         4b) Col lombarda

·       5) Reconocimiento de glúcidos

-        5a) Estudio de azúcares reductores
-        5b) Hidrólisis de la sacarosa 
-     5c) Investigación de polisacáridos (almidón) ……………………….....Pág.14 y 15

  • 6) Referencias (fuentes de información) 



-2) EXISTENCIA DE SALES MINERALES EN LOS ESQUELETOS

MATERIAL NECESARIO

- Huesos.
- Conchas de moluscos.
- Caparazones de crustáceos.
- Esqueletos externos de insectos.
- Ácido clorhídrico (HCl).

FUNDAMENTO

            Este experimento está destinado a averiguar si la rigidez de una estructura esquelética se debe a las sales minerales o no se debe a ellas. Se puede aprovechar la acción disolvente de los ácidos sobre las sales, cuya reacción química veremos más adelante.

PROCEDIMIENTO 1.

            En primer lugar tendremos que poner un hueso rígido, como por ejemplo podríamos poner un hueso largo de pollo, formado por colágeno (proteína con una estructura secundaria muy característica, pues contiene una triple hélice y es muy resistente a los estiramientos) y sales minerales, en disolución de ácido clorhídrico y dejar pasar unos días.

RESULTADO 1.

            Hemos observado, pasado unos días, que los huesos no han perdido su forma pero son flexibles y elásticos como la goma. Esto es debido porque todavía queda colágeno en los huesos puesto que el HCl no reacciona con las proteínas, pero no las sales minerales que si que han sido atacadas por el ácido.


PROCEDIMIENTO 2.

            En segundo lugar realizaremos el mismo procedimiento que con el hueso de pollo pero en esta ocasión con conchas de moluscos, caparazones de crustáceos y esqueletos externos de insectos, para poder verificar la presencia o ausencia en éstos de sales.

RESULTADO 2.

        
  - Con las conchas de moluscos hemos realizado dos procesos: en primer lugar hemos introducido muchas conchas de moluscos en HCl, observamos que no se disuelven todas las conchas pues la cantidad de ácido era insuficiente para la cantidad de conchas introducidas (eran aproximadamente unas seis), de las cuales solo consiguen disolverse dos. Sin embargo si introducimos una sola concha, si que se disuelve totalmente puesto que la cantidad de ácido esta vez si que ha sido suficiente para que se produzca la disolución. La reacción producida es la siguiente:

CaCO3 + 2HCl  à CaCl2 + CO2 + H2O

            Por tanto al disolverse, podemos asegurar que las conchas si que están formadas por sales minerales. Las sales minerales son moléculas orgánicas que pueden ser solubles o insolubles en agua. Las insolubles son las que se encuentran precipitadas y constituyen estructuras sólidas y duras (como las conchas).

            - Con los caparazones de crustáceos: podemos observar que el ácido clorhídrico ha disuelto las sales minerales que componen al crustáceo pues éste desaparece por completo. Esto es debido a que el crustáceo, formado por una sal constituida por un ácido + base, al añadirle un ácido o una base más fuerte que la que contenía (en este caso añadimos un ácido mucho mas fuerte) anula la anterior, formando una nueva sal (esta sal estará formada por el HCl + base que contenía el crustáceo original). Esta nueva sal es soluble en agua apareciendo  disueltas y disociadas en sus iones componentes (aniones y cationes). 

Crustáceo: (ácido1 + base1) + HCl (ácido2) à (ácido2 + base1)

            - Con el esqueleto externo de insectos, formado por quitina (polisacárido con función estructural derivado de la glucosa): podemos observar como tampoco el ácido ha conseguido disolverlo, por lo que descartamos la opción de que los exoesqueletos de insectos contengan sales minerales.

CUESTIONES:

            - ¿A qué se debe la flexibilidad de los huesos de los recién nacidos?

            Se debe al menor contenido en sales de calcio y fósforo en sus huesos, por lo que, relacionado con la función de las sales minerales de constituir estructuras duras de sostén y protección, es fácil entender que si hay menos cantidad, aumentará la flexibilidad de esos huesos.

            - ¿A qué se debe la fragilidad de los huesos de los ancianos?

            Se debe a que a medida que se envejece, el calcio y el fósforo se pueden reabsorber de nuevo hacia el cuerpo desde los huesos, lo cual lleva a que el tejido óseo sea más débil. La cantidad de minerales (como el calcio) que contienen los huesos va disminuyendo y desgastándose a medida que se va envejeciendo. Esto puede producir huesos quebradizos y frágiles que son más propensos a fracturas, incluso sin lesión.




-3) LA ACCIÓN TAMPÓN EN LOS LÍQUIDOS NATURALES

MATERIAL NECESARIO

- Dos tubos de ensayo.
- Solución de ácido clorhídrico al 0,1 por 100.
- Papel indicador de pH.

FUNDAMENTO

            Vamos a comparar, la variación del pH en la saliva y en el agua corriente, y luego la acción del ácido clorhídrico con respecto al pH de ambas sustancias. Queremos observar como la saliva puede actuar como un sistema tampón. Los sistemas tampones, buffer o amortiguadores (compuestos por un ácido débil y su base conjugada) actúan como aceptadores o donantes de H+ para compensar el exceso o el déficit de esos iones en un medio determinado y mantener constante el pH.

PRODECIMIENTO 1.

            Tomar dos tubos de ensayo. En uno de ellos poner 5 cm3 aproximadamente de saliva y en el otro, 5 cm3  de agua corriente. Anotar en un papel los valores del pH de ambos medios, que suele ser en ambos casos de 7.

RESULTADO 1.

            En el tubo de ensayo que contenía saliva, el pH es de 7, y en el de agua corriente es de aproximadamente 6-7.

PROCEDIMIENTO 2.

            Añadir luego a cada tubo 1 cm3 de HCl al 0,1 por 100 y volver a observar el pH.

RESULTADO 2.

            El tubo con saliva junto con HCl tiene un pH de 1, al igual que el de agua corriente con el ácido.

EXPLICACIÓN 1.

            Los líquidos biológicos como la saliva tienen un pH neutro (de 7) puesto que, existen unos sistemas tampón, buffer o amortiguadores (explicados anteriormente) que mantienen constante el pH del medio en el que se encuentran. Los sistemas tampón más comunes son el tampón fosfato (que actúa intracelularmente)  y el bicarbonato (que actúa extracelularmente).

            Lo que cabe señalar es que algunas proteínas pueden actuar como amortiguadores de los cambios de acidez dentro y fuera de las células, por lo que relacionado con el pH de la saliva, decir que al contener ésta la enzima amilasa (destacar que las enzimas son proteínas que catalizan reacciones metabólicas disminuyendo la energía de activación necesaria para que se produzca la reacción), actúa como sistema tampón haciendo que el pH sea neutro.

            El agua, al contener la misma cantidad de H+ que de OH-, también contiene un pH neutro.

EXPLICACIÓN 2.

            El hecho de que al añadirle ácido clorhídrico tanto a la saliva y al agua corriente, haga que el pH disminuya se debe a que el HCl es un ácido, es decir, sustancia que desprende protones (H+) al medio, por lo que al añadírselo a otra sustancia desprende en ella todos esos protones aumentando la cantidad de estos y haciendo que disminuya el pH del medio donde se haya añadido, respondiendo a la siguiente fórmula del valor del pH:

pH =  log · 1/ [H+] à [al aumentar el denominador (el nº de H+) disminuye el pH]

            Si disminuye el pH, el medio pasa a ser ácido (en nuestro experimento de valor 1), atendiendo a la siguiente escala de pH:

1|________________________6|7|8__________________________|14
           (ácido à 1-6)          (neutro à 7)        (base à 8-14)

CUESTIONES:

            - ¿Qué líquido ha variado más lentamente su pH? ¿Por qué? ¿A qué sustancias se debe?

            Ha variado más lentamente la saliva, con una diferencia de 3 segundos con respecto al del agua corriente, puesto que la saliva, como ya hemos dicho anteriormente, contiene la enzima amilasa que es una proteína que actúa como sistema tampón manteniendo constante el pH haciendo que éste disminuya más lentamente que en aquellas sustancias que no contienen amortiguadores.


- 4) PROCESOS DE ÓSMOSIS

- 4a) Huevo de gallina

MATERIALES NECESARIOS

- Huevo de gallina.
- Solución de 50 cm3 de ácido acético en 150 cm3 de agua destilada.

FUNDAMENTO

            Con este experimento lo que queremos observar es cuales son los efectos producidos por el proceso de la ósmosis, el cual explicaremos más adelante.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

            Introducir un huevo de gallina en una disolución de 50 cm3 de ácido acético (vinagre) en 150 cm3 de agua destilada. Al cabo de unas horas se habrá disuelto la cáscara y parte de las proteínas habrán coagulado por efecto de la acidez excesiva. Cambiar ahora el medio y sustituirlo por agua destilada.

CUESTIONES:

            - ¿Qué se observará al cabo de unos días? ¿Habrá aumentado o disminuido su tamaño? ¿Por qué?

            Como ya hemos dicho anteriormente cuando introdujimos el huevo en ácido acético y dejamos pasar unos días, observamos como la cáscara se disolvió. Esto es debido a que la cáscara de huevo, en su mayoría, presenta como componente al carbonato de calcio.

            La fórmula del vinagre (ácido acético) es: CH3COOH y la del carbonato de calcio es: CaCO3.

            La ecuación que responde a la reacción entre ambas sustancias es la siguiente:

                                   CH3COOH + CaCO3 à  Ca (CH3COO) + H2O + CO2

            Entonces, lo que se obtiene en forma blanda, ya no sería cáscara de huevo sino etanoato de calcio. También debido a la acidez excesiva, las proteínas habrán coagulado puesto que el aumento del número de H+ desprendidos por el ácido, hace que los grupos aminos de los aminoácidos que constituyen las proteínas se colapsen y se produzca la coagulación.

            La fórmula general de un aminoácido es:                                      H
                                                           |
                                                                    R – C – COOH
                                                            |
                                                              NH2

            Al cambiar ahora el medio y sustituirlo por agua destilada, dejamos pasar unos días y observamos como el huevo de gallina se ha hinchado. Este hinchamiento es producido por el proceso de la ósmosis. à Es un proceso físico que se produce cuando dos disoluciones de distinta concentración se encuentran separadas por una membrana semipermeable, que permite el paso de moléculas de disolvente impidiendo el paso de moléculas de soluto. Consiste en una difusión pasiva donde las moléculas de disolvente pasarán de la disolución menos concentrada o hipotónica a la más concentrada o hipertónica hasta igualar concentraciones, haciendo que ambas disoluciones sean isotónicas entre sí. Para evitar el paso de agua sería necesario aplicar una presión, denominada presión osmótica, tanto más intensa cuanto mayor fuera la diferencia de concentración entre ambas disoluciones.

            Dentro del proceso de la ósmosis debemos diferenciar dos tipos de procesos:
-         Turgencia celular: si la concentración del medio intracelular es mayor que la del medio externo, la entrada excesiva de agua producirá un hinchamiento, conocido como turgencia celular, que puede provocar la rotura de la membrana y la muerte de la célula.

-         Plasmólisis celular: si, por el contrario, la concentración en el medio interno es menos que en el medio externo, la célula pierde agua y disminuye su volumen, proceso conocido entonces como plasmólisis celular, que puede ocasionar también la muerte celular.
     
      Por tanto, si en el huevo hemos observado su hinchamiento, estaremos ante un caso de turgencia celular.



- 4b) Col lombarda

MATERIALES

     -         Hoja de col lombarda.
     -         Solución saturada de sal (NaCl) en agua.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

            Tomar una hoja de color morado de la planta col lombarda. Con la ayuda de una hoja de afeitar, hacer tres cortes finos longitudinales con cuidado de que aparezcan células que contengan en sus vacuolas el citado pigmento morado. Verter sobre uno agua destilada, sobre otro agua corriente y sobre otro agua saturada de sal.

FUNDAMENTO Y OBJETIVOS

            Comprobar cómo se comporta una célula vegetal al introducirla en dos disoluciones diferentes, una hipotónica y otra hipertónica, frente a su concentración intracelular.

            Antes debemos de señalar que, con respecto al proceso de ósmosis explicado con anterioridad, la membrana que rodea a las células (membrana celular o citoplasmática) es semipermeable, por lo que a través de la misma puede producirse la ósmosis, lo que conlleva consecuencias perjudiciales para las mismas. Pero las células vegetales, al contrario que las animales, presentan un mecanismo protector frente a los cambios osmóticos, que es la pared celular. Esta envuelta celulósica rígida aparte de tener una función protectora, mantiene la forma externa de la célula frente a los cambios de concentración del medio.

CUESTIONES:

-         Al cabo de unos minutos se puede apreciar a microscopio lo que ha sucedido. ¿Qué sucederá en cada una de ellas? Justifica la respuesta.

·  1. Primero observamos unos de los tres trozos de la hoja de col lombarda sobre la que vertemos agua corriente y observamos una serie de células de color rosa. Su tamaño no es ni excesivamente grande ni pequeño. Es decir, no se ha producido ni plasmólisis ni turgencia en sus células.

·  2. Luego vertemos sobre otro de los trozos de la hoja de col lombarda agua destilada y observamos que las células se hinchan, aumentan su tamaño. Es decir, las células vegetales al encontrase en un medio hipotónico (con menor concentración que en su interior), la vacuola se hinchará y presionará al citoplasma contra la pared celular, que al ser rígida impedirá la lisis celular (rotura de la membrana). Por tanto, turgencia celular pero manteniéndose la forma externa de la célula.

·  3. Por último en el tercer trozo vertemos agua saturada de sal y observamos que se ha “desinflado” es decir, que ha disminuido su tamaño. Las células vegetales se encuentran en un medio hipertónico (con mayor concentración que en su interior) por lo que se contraerán sus vacuolas y su citoplasma y la membrana citoplasmática se despegará de la pared pero la célula no se deformará. Por tanto, plasmólisis celular.


- 5) RECONOCIMIENTO DE GLÚCIDOS

MATERIALES:

- Tubos de ensayo                   - Mechero                      - Solución de Fehling A y B        
- Gradilla                                 - Pinzas                          - Solución de Lugol
- ClH  diluido                         - Pipetas
- Soluciones al 5% de glucosa, maltosa, lactosa, fructosa, sacarosa y almidón
- Solución alcalina (sosa, potasa, bicarbonato, etc.)



- 5a) Estudio de azúcares reductores

FUNDAMENTO

            Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, que deben al grupo carbonilo que tienen en su molécula. El poder reductor consiste en la capacidad de un átomo o de un ion de ceder uno o más electrones a otro átomo o ion, que quedará reducido. Este carácter reductor puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de Cobre (II). Las soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción con el glúcido reductor se forma óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor.

TÉCNICA

  • Poner en los tubos de ensayo 3 ml de la solución de glucosa, maltosa, lactosa, fructosa y sacarosa.
  • Añadir 1ml de solución de Fehling A (contiene CuSO4) y 1 ml de Fehling B (lleva NaOH para alcalinizar el medio y permitir la reacción).
  • Calentar los tubos a la llama del mechero hasta que hiervan y cambien de color.
  • La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo y será negativa si queda azul o cambia a un tono azul-verdoso.
  • Observar y anotar los resultados de los diferentes grupos de prácticas con las distintas muestras de glúcidos.

RESULTADOS

Glúcido
Glucosa
Maltosa
Lactosa
Fructosa
Sacarosa
Reductor
SI-positivo
SI-positivo
SI-positivo
SI-fructosa
NO-negativo


·        La glucosa (monosacárido) cambió a rojo anaranjado, por tanto es un glúcido positivo.
·        La maltosa (disacárido) debemos decir que no teníamos en el laboratorio, pero tras conseguir información, he podido contrastar que también es positiva pues al realizar esta prueba cambia a color rojizo.
·        La lactosa (disacárido) dio un color rojizo anaranjado, por tanto glúcido positivo.
·        Con la fructosa (monosacárido) nos ocurre lo mismo que con la maltosa. Podemos afirmar que es un glúcido reductor.
·        La sacarosa (disacárido), negativo puesto que dio color azul.

            El hecho de que tengan poder reductor, se debe porque el OH del carbono carbonilo está libre, por lo que reacciona con el sulfato de cobre del Fehling (azul y soluble) reduciéndolo a óxido de cobre (rojo anaranjado y menos soluble). Sin embargo la sacarosa no tiene poder reductor ya que no contiene OH libres.

- 5b) La hidrólisis de la sacarosa

FUNDAMENTO

            La sacarosa es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por que carece de poder reductor y la reacción con el licor de Fehling es negativa, tal y como ha quedado demostrado en el experimento 1. Sin embargo, en presencia de ClH y en caliente, la sacarosa se hidroliza, es decir, incorpora una molécula de agua y se descompone en los monosacáridos que la forman, glucosa y fructosa, que sí son reductores. La prueba de que se ha verificado la hidrólisis se realiza con el licor de Fehling y, si el resultado es positivo, aparecerá un precipitado rojo. Si el resultado es negativo, la hidrólisis no se ha realizado correctamente y si en el resultado final aparece una coloración verde en el tubo de ensayo se debe a una hidrólisis parcial de la sacarosa.

TÉCNICA

  • Tomar 3 ml de solución de sacarosa y añadir 10 gotas de ClH diluido.
  • Calentar a la llama del mechero durante unos 5 minutos.
  • Dejar enfriar.
  • Neutralizar añadiendo 3 ml de solución alcalina.
  • Realizar la prueba de Fehling como se indica en el experimento 1.
  • Observar y anotar los resultados.

RESULTADO

            Al realizar el experimento, pudimos observar como el resultado es positivo ya que apareció un precipitado rojo. Por tanto la hidrólisis de la sacarosa se ha producido perfectamente y se a dividido en sus dos monosacáridos constituyentes: glucosa y fructosa (ambas con poder reductor).

            El enlace entre la glucosa y la fructosa se denomina enlace O-glucosídico. Ambos monosacáridos quedan unidos dando lugar a la sacarosa de la siguiente manera:


                                         

- 5c) Investigación de polisacáridos (almidón)

FUNDAMENTO

            El almidón es un polisacárido vegetal formado por dos componentes: la amilasa y la amilopectina. La primera se colorea de azul en presencia de yodo debido no a una reacción química sino a la adsorción o fijación de yodo en la superficie de la molécula de amilasa, lo cual sólo ocurre en frío. Como reactivo se usa una solución denominada lugol que contiene yodo y yoduro potásico. Como los polisacáridos no tienen poder reductor, la reacción de Fehling da negativa.

TÉCNICA

  • Colocar en un tubo de ensayo 3 ml de la solución de almidón.
  • Añadir 3 gotas de la solución de lugol.
  • Observar y anotar los resultados.
  • Calentar suavemente, sin que llegue a hervir, hasta que pierda el color.
  • Enfriar el tubo de ensayo al grifo y observar cómo, a los 2-3 minutos, reaparece el color azul.

RESULTADO

            Cuando mezclamos en el tubo de ensayo el almidón con el lugol si que pudimos comprobar como se coloreaba de azul (pudimos verificar que se produjo la fijación de yodo en la superficie de amilasa).

            Luego calentamos suavemente y esperamos a que pierda el color, enfriándolo más tarde al grifo durante 2 ó 3 minutos, observando como el color reaparecía. Esto se debe a que al calentar el almidón, no se produce la fijación o adsorción de yodo en la superficie de la amilosa pues sólo ocurre en frío. Por eso cuando vamos enfriándolo vuelve a reaparecer el color azul.

- 6) REFERENCIAS

  • Libro de Biología 2º Bachillerato.
- Autores: Miguel Sanz Esteban, Susana Serrano Barrero y Begoña Torralba Redondo.
- Editorial: Oxford.
  • Fotocopias repartidas en clase para realizar las prácticas.

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