Actividad experimental 2. Tercera etapa.
Mecanismos respiratorios
Preguntas
generadoras:
1. Si los peces, almejas y artemias viven en el agua, ¿cómo obtienen el
oxígeno?
R: Obtienen el oxígeno mediante extensiones de piel, llamadas branquias.
2. Si las lombrices y chapulines no tienen pulmones, ¿cómo obtienen el
oxígeno?
R: Las primeras lo obtienen directamente del ambiente, por medio de la piel. Por otro lado los chapulines poseen tráqueas (que son orificios que conectan directamente con el medio) para así obtener el oxígeno.
Planteamiento de las hipótesis:
-Todos los seres vivos necesitan llevar a cabo la respiración (sean aerobios o anaerobios)
-El proceso evolutivo de las especies ha permitido la diversificación de los mecanismos respiratorios con la finalidad de sobrevivir.
-Los organismos marinos poseen branquias que les permiten respirar.
Introducción
Los mecanismos respiratorios son
superficies o regiones expuestas directamente al medio externo, por donde el
oxígeno es difundido al interior del cuerpo hasta llegar a las células y el
bióxido de carbono es desechado al exterior.
La mayoría de los organismos acuáticos
obtienen el oxígeno disuelto en agua a través de sus aparatos branquiales, un
tipo de mecanismo respiratorio cuya forma permite que el paso del oxígeno
aumente hacia los vasos capilares y sea distribuido a través del aparato
circulatorio.
En los peces
por ejemplo, la disposición de los filamentos branquiales es de tal forma que
la sangre es bombeada a través de ellos en dirección opuesta a la del agua que
lleva oxígeno. Esta forma de los filamentos permite que la sangre que contiene
más oxígeno, contacte con el agua que lleva menos oxígeno. La cantidad de
oxígeno en la sangre de cualquier parte del filamento branquial es menor a la
concentración de oxígeno del agua que fluye por la cámara branquial, y así por
difusión simple, el oxígeno siempre se difunde desde el agua hacia la sangre.
Como te podrás dar cuenta, la forma (estructura) de las branquias está en
estrecha relación con la entrada y salida de gases en el agua (función), como
resultado del proceso evolutivo y adaptativo que ha llevado a los peces a ser
el grupo de vertebrados más grande y mejor distribuido en el medio acuático del
planeta. Las branquias, son en este sentido, una forma de convergencia
evolutiva entre los crustáceos (artemias, camarones), los moluscos (almeja) y
muchos otros grupos de animales acuáticos, ya que son estructuras adaptadas
para la captura de oxígeno y eliminación del bióxido de carbono y a la
ingestión de agua.
En
el caso de los organismos terrestres se presentan diferentes mecanismos
respiratorios que permiten obtener el oxígeno atmosférico, empleando
estructuras complejas como los pulmones, carácterísticos de los animales
vertebrados. En los organismos invertebrados en cambio, no existen pulmones
pero se presentan otras estructuras por donde el oxígeno es captado del medio,
por ejemplo a través de la piel como sucede en las lombrices de tierra, o por
unas diminutas perforaciones localizadas en los bordes del abdomen de
los chapulines llamadas espiráculos que se ramifican por todo el interior del
organismo formando las tráqueas de quitina por donde distribuye el oxígeno
directamente a todas las células.
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.
Material:
Una navaja
Unas tijeras
Un desarmador
Una charola para disección
Guantes de cirujano
3 portaobjetos
3 cubreobjetos
1 pedazo de papel aluminio
Fotocopias de la estructura externa e
interna de un pez, artemia y almeja.
Fotocopias de la estructura externa e
interna de un chapulín y la lombriz de tierra.
Material biológico:
Una tilapia entera, fresca
Juveniles de charal o cualquier otro
pez juvenil
Tres artemias
Un ostión o almeja viva (mercado de la Viga ).
Tres chapulines
Tres lombrices de tierra
Equipo:
Microscopio estereoscópico
Microscopio óptico
Cámara digital o celular con cámara.
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 traqueas.
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 traqueas 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:
1ª
parte: Las branquias de algunos
organismos acuáticos:
Realiza los siguientes esquemas:
Estructura general de
un pez teleósteo, estructura y localización de las branquias, estructura de un
filamento branquial.
Discute con
tus compañeros sobre la función y estructura de las branquias en la Artemia
y el ostión. Comparen estos resultados con los observados en la estructura y
función de las branquias en los peces.
Estructura
general de un pez teleósteo
Estructura
de un filamento branquial:
Análisis
de resultados:
Trasfiere lo ocurrido
en las branquias de la Artemia y el molusco
con las branquias del pez y generaliza acerca de la obtención de oxígeno del
agua por las branquias. Contrasta lo propuesto con lo observado en las
estructuras branquiales.
§ Discute en
equipo sobre la función de las branquias.
§ Indica las
diferencias de las branquias que observaste en los distintos organismos.
2ª
parte: Obtención de oxígeno a
través de la piel y las tráqueas.
Realiza los siguientes esquemas:
§ Estructura
externa del chapulín haciendo énfasis en la localización de los espiráculos.
§ Tráqueas de
quitina y anillos quitinosos.
§ Estructura
externa de la lombriz de tierra indicando la localización del vaso dorsal.
Determina la función de las tráqueas
en los insectos y la piel en la lombriz, así como su relación con el aparato
circulatorio.
Eliminación
de residuos. Los
restos generados en esta práctica deben ser recogidos en una bolsa de plástico
y depositarlos directamente en el contenedor de basura del plantel.
Análisis
de resultados:
Elabora una V de Gowin sobre la
función de los mecanismos respiratorios, considera los aspectos que aprendiste
o reafirmaste en la práctica.
Replanteamiento
de las predicciones de los alumnos:
Algunas de las predicciones que realizamos fueron correctas, sin embargo no todas concordaron con los resultados obtenidos en la práctica:
-Comprobamos que todos los seres vivos necesitan respirar para sobrevivir y que cada uno resuelve dicha necesidad de manera diferente.
-Algunos organismos marinos poseen branquias para respirar, sin embargo, no todos cuentan con este tipo de mecanismos, por ejemplo los mamíferos marinos cuentan con pulmones por lo que deben subir a la superficie del agua para respirar.
-En efecto muchos organismos pluricelulares respiran O2.
Conceptos
clave:
Mecanismos respiratorios: Son organismos
desarrollados evolutivamente por los animales para satisfacer su demanda de
oxígeno. Los tipos de mecanismos respiratorios que
podemos encontrar entre los distintos animales son la respiración cutánea,
branquial, traqueal y pulmonar.
Obtención de oxígeno: Es la captura de este
elemento, que se encuentra en el medio ambiente, por medio de distintos
mecanismos respiratorios. A nivel celular, el oxígeno es llevado a las células
por difusión.
Respiración de organismos acuáticos: 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.
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. La más común son las branquias y un sistema circulatorio
con hemoglobina o sustancias similares, para transportar oxígeno con eficacia.
Respiración de organismos terrestres: Los principales tipos de respiración son:
Traqueal:
típica de insectos. Se caracteriza porque el aire del exterior se lleva
directamente hasta las células a través de una serie de tubos ramificados
constituidos por quitina que abren al exterior del animal a través de unos
pequeños orificios situados a ambos lados del animal que se llaman estigmas
para que este tubo no se cierre presenta anillos de quitina llamados tendios.
Pulmonar:
es típica de algunos invertebrados así como reptiles, anfibios, aves y
mamíferos. En el caso de los caracoles terrestres aparece una cavidad muy rica
en vasos sanguíneos que actúa como pulmón denominado pulmón de difusión.
Branquias: Órgano
respiratorio de muchos animales acuáticos, formado por membranas delgadas por
las que se desliza el agua favoreciendo el intercambio de oxígeno.
Espiráculos: Orificio respiratorio externo de muchos artrópodos
terrestres y algunos vertebrados acuáticos.
Quitina: es en sí un
carbohidrato que forma parte de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos e insectos) y
algunos órganos de otros animales (quetas de anélidos,
perisarco de cnidarios). La quitina es un polisacárido compuesto de unidades de N-acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina). Éstas están
unidas entre sí con enlaces β-1,4, de la misma forma que las unidades de glucosa
componen la celulosa.
Adaptaciones: 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: Conducto
del aparato respiratorio de los vertebrados, formado por anillos
cartilaginosos, que comunica la laringe con los bronquios y lleva el aire a los
pulmones.
Respiración cutánea: Es la que ocurre a través de la piel. En este caso,
cerca de la piel hay numerosos vasos sanguíneos que captan el oxígeno y
eliminan el dióxido de carbono. Este tipo de respiración requiere una piel fina
y permeable a los gases, que ha de estar constantemente humedecida. La
respiración solo resulta eficaz en animales que viven en ambientes muy húmedos
o acuáticos, como los anélidos. Un caso muy común es la lombriz de tierra.
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.
Uv de Gowin: http://prezi.com/17ttytlqhero/mecanismos-respiratorios-de-los-animales/
Biografía
Faltan las conclusiones.
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