Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades
Plantel Sur
Practica II “Mecanismos respiratorios”
Mondragón López Saira G.
Hernández Salas Paulina Fabiola
Salgado Sandoval Ma. del Carmen
Valdes Cisneros Samantha I.
Mecanismos respiratorios
Preguntas generadoras:
1. Si los peces, almejas y artemias viven en el agua, ¿cómo obtienen el oxígeno?
Los peces tienen branquias o agallas que utilizan para respirar el
aire. Tienen un cuerpo aerodinámico y aletas apropiadas para nadar.
Son vertebrados -animales con una columna vertebral.
Las branquias se encuentran normalmente a ambos lados de la
cabeza del pescado. Están formadas por una serie de láminas delgadas o
membranas. Cuando los peces abren la boca para tomar agua, la bombean
hacia las branquias. Los peces absorben el oxígeno disuelto al pasar
el agua a través de las membranas de las branquias. Una vez que sacan
el oxígeno, el agua fluye hacia fuera a través de las aberturas de las
branquias.
2. Si las lombrices y chapulines no tienen pulmones, ¿cómo obtienen el oxígeno?
Los anélidos ayoritariamente respiran a través de la piel; tienen
respiración cutánea. Estos animales como la lombriz tienen la piel
siempre humeda, o de lo contrario, no podría respirar, gracias a una
sustancia mucosa que les recubre todo el cuerpo.
Los chapulines son artrópodos que no contienen o poseen organos de
respiracion como los humanos o cualquier otro ser viviente ellos
respiran a traves de poros que se encuentran a lo largo de su cuerpo y
estos llevan el oxigeno directamente a los tejidos que lo necesitan.
Planteamiento de las hipótesis:
Si todos los seres vivos respiran, estando en diferentes condiciones ambientales, entonces, esto de debe a sus diferentes mecanismos respiratorios para captar el aire junto con el oxigeno, para ser transportado a todas las células del cuerpo.Introducción
RESPIRACIÓN TRAQUEALSe da en insectos. Con la conquista del medio terrestre, hubo que evitar la pérdida de agua. Por ello muchos animales se protegieron con exoesqueletos quitinosos, silíceos o calcáreos. Pero estos esqueletos dificultan el intercambio gaseoso. El sistema traqueal resuelve este problema mediante traqueas, que son conductos que llevan el O2 hasta los tejidos, ya que no hay sistema circulatorio para su transporte.
El flujo en la traquea es unidireccional. Hay animales donde el O2 pasa por difusión al interior de la traquea, y otros donde hay un bombeo activo del aire.
Las aberturas de la superficie se llaman espiráculos. Tienen un sistema de apertura y cierre. Se comunican con las traqueas, que se ramifican en el interior del animal en traqueloas (1 m), que llegan directamente a las células.
La difusión se ve favorecida por la gran superficie de contacto que existe. Los espiráculos que controlan la apertura y cierre tienen las siguientes características:
- Producen un intercambio adecuado de gases.
- Controlan la pérdida de agua.
- Están relacionados con la actividad del animal.
- No se abren todos simultáneamente; hay una relación con los niveles de CO2.
- El sistema de apertura y cierre está controlado por el sistema nervioso.
Algunos artrópodos, cuando se meten en el agua, arrastran una burbuja de aire de la que obtienen el O2 para el intercambio gaseoso.
RESPIRACIÓN BRANQUIAL
Cuando una branquia está en el agua, capta O2. El agua de esa zona se queda sin O2. Para ello, los animales con branquias han de favorecer la ventilación de la branquia. Usan varios mecanismos:
- Algunos animales mueven la branquia a través del agua (branquias externas de larvas de insectos).
- Otros mueven el agua sobre la superficie de la branquia mediante cilios (lamelibranquios) o mediante la locomoción del animal (peces).
La alta velocidad del flujo de agua hace que haya una renovación constante. Hay un extenso contacto entre el agua y la branquia. Cada arco branquial está formado por dos hileras de filamentos branquiales que poseen laminillas branquiales perpendiculares a la dirección del filamento. En las laminillas se produce el intercambio. El agua entra y, a ese nivel, se produce el intercambio entre capilares y agua.
La dirección de la sangre es contraria a la dirección del agua. Es un sistema en contracorriente:
Cuando la sangre progresa a través de la laminilla, encuentra un agua muy cargada de O2, y se va cargando. El agua va cediendo O2 y, al abandonar la branquia, habrá perdido todo el O2 que tenía.
El flujo contracorriente tiene consecuencias fisiológicas; permite que la sangre abandone la branquia con una tensión de O2 casi tan alta como la del agua que llega a la branquia.
El flujo del agua es unidireccional. En la cavidad oral hay una bomba bucal y una válvula bocal. En la cavidad opercular hay una bomba opercular y una válvula opercular.
La presión a nivel de la boca disminuye respecto al nivel de la presión externa. Esto sucede porque aumenta el tamaño de la cavidad, disminuyendo la presión. El agua entra y, para que entre en la cavidad opercular, la bomba opercular se mueve de manera que disminuye la presión y el agua pasa y sale por la válvula opercular
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?
Pasa a los fluidos internos (sangre, hemolinfa, etc.) y es transportado a los tejidos, donde las células lo requieren para la respiración celular, proceso que se realiza en orgánulos celulares llamados mitocondrias. Como resultado de la respiración celular se produce CO2, el cual debe ser eliminado para evitar la intoxicación del medio interno.
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?
3 arcos de cada lado
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?
Del eje central de cada branquia parten extensiones que son generalmente de tres tipos distintos en las diferentes especies:
Filobranquias con extensiones laminares
Tricobranquias con extensiones pilosas
Dendrobranquias con extensiones ramificadas
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?
Entra por los espiraculos y pasa directamente al torrente sanguineo, haciéndolo el mecanismos espiratorio mas eficiente
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.
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.
Las branquias son los órganos respiratorios mediante los que se realiza el intercambio de O2 y CO2 entre el medio interno del animal y el ambiente. Son órganos ramificados muy enrojecidos por la cantidad de capilares sanguíneos. Las branquias están íntimamente relacionadas con el Aparato Circulatorio que llega hasta ellas desde el cuerpo transportando CO2 y vuelve al cuerpo desde ellas cargado de O2. El intercambio gaseoso se llama hematosis. Todos estos necesitan del flujo contracorriente para capturar mayor cantidad de oxígeno.
§ Indica las diferencias de las branquias que observaste en los distintos organismos.
Pez: Al respirar, el opérculo se cierra contra el cuerpo y los arcos branquiales sobresalen lateralmente, al mismo tiempo que el agua penetra en la boca del pez, abierta en ese momento. Al cerrarse la válvula oral los arcos branquiales se contraen, los opérculos se levantan y el agua es comprimida contra los filamentos. En ese proceso la sangre de las laminillas entrega el CO2 y absorbe el oxígeno del agua. Lo importante de este proceso es que la sangre fluye por las laminillas en el sentido opuesto al flujo del agua sobre los filamentos, produciéndose el denominado “flujo contracorriente” . En todo este proceso el agua que pasa a través de las branquias pierde el 80% de su contenido en oxígeno, el cual es recogido por el organismo del pez a través de la sangre.
Molusco: Las branquias de los moluscos se llaman ctenidios. La corriente de agua entra por la parte inferior de la cavidad, fluye hacia arriba atravesando las branquias del lado frontal al frontal y sale por la parte superior de la cavidad paleal. El eje branquial tiene en su interior músculos, nervios y 2 vasos sanguíneos, uno aferente que lleva toda la sangre del cuerpo a las branquias y uno eferente que la devuelve, el primero esta en la parte frontal y el segundo en el frontal, por lo que la sangre circula en ese sentido, que por otra parte es el sentido al de la corriente de agua. De esta forma se crea un sistema contracorriente en el que el gradiente de oxígeno y dióxido de carbono entre la sangre y el agua es siempre el máximo, logrando de esta forma la mayor oxigenación posible de la sangre.
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 traqueas en los insectos y la piel en la lombriz, así como su relación con el aparato circulatorio.
Las tráqueas de los insectos y la piel de las lombrices son mecanismos respiratorios que se encargan de captar el oxígeno presente en el ambiente. una vez que el oxígeno ha sido capturado, debe ser distribuido a todas las células del organismo por el aparato circulatorio, quien recibe el oxígeno que ya ha sido capturado anteriormente por los mecanismos respiratorios.
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:
Todos los organismos han desarrollado mecanismos de respiración que les sirven para capturar el oxígeno de la atmósfera. Y aunque son diferentes en los organismos todos tienen la misma función, lo único que cambia entre ellos es la complejidad.
También pudimos determinar que la respiración se lleva acabo a nivel celular, porque nos dimos cuenta de que el oxígeno se reparte a todas las células donde se lleva acabo la respiración.
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
Conceptos clave: Mecanismos respiratorios, obtención de oxígeno, respiración de organismos acuáticos, respiración de organismos terrestres, branquias, espiráculos, quitina, adaptaciones, tráqueas, respiración cutánea.
Mecanismos respiratorios: son adaptaciones que los seres vivos han desarrollado para capturar el oxígeno de la atmósfera. estos pueden ser externas o internas (invaginaciones o evaginaciones, respectivamente).
Obtención de oxígeno: es la captura de este gas que se encuentra presente en la atmósfera, puede requerir de mecanismos respiratorios, dependiendo de la cantidad de células que compongan al organismo.
Respiración de organismos acuáticos: algunos de los animales que viven en el agua, salen a la superficie para respirar, pero otros pueden usar el oxígeno que está disuelto en el agua. Los organismos de vida más compleja han tenido que desarrollar adaptaciones diversas para respirar; la más común es la de las branquias y un sistema circulatorio con hemoglobina o sustancias similares para transportar oxígeno con eficacia.
Respiración de organismos terrestres: al igual que los organismos acuáticos, los terrestres han desarrollado mecanismos que les permitan obtener el oxígeno presente en el aire. los más comunes son los pulmones y las traqueas.
Branquias:Son órganos muy vascularizados de los que se valen los seres vivos acuáticos tales como peces y crustáceos para realizar los procesos respiratorios.
Espiráculos: Los espiráculos son las pequeñas aberturas exteriores de las tráqueas. Los espiráculos se encuentran en los costados del insectos
Quitina: La quitina es un polisacárido de larga cadena que sirve como una armadura o pared celular para los hongos y los artrópodos, incluyendo todos los crustáceos
Adaptaciones: Se relaciona con la capacidad que presentan los seres vivos para acomodarse dentro de un medio por muy adverso que sea éste.
Tráqueas: Órgano en forma de pequeño tubo ramificado que forma el aparato respiratorio de la mayoría de los artrópodos terrestres.
Respiración cutánea: Es la respiración que se realiza a través de la epidermis o piel. En los protozoos, la respiración se cumple por ósmosis a través de la delgada citoteca que permite la entrada del oxígeno disuelto en el agua y la eliminación del CO2.
Replantamiento de la hipótesis:
Efectivamente todos los seres vivos respiran, pero de acuerdo a el medio en el que se desarrollan, necesitan desarrollar mecanismos respiratorios diferentes, algunos más complejos que otros, y que funcionaran de manera diferente pero tendran un mismo fin.
Discusión:
Conoceremos la estructura externa de un pez óseo,su sistema respiratorio y la estructura externa de la branquias, relacionaremos diferentes funciones que se llevan acabo tanto en sus sistemas como estructuras. también trabajaremos de la misma forma con los chapulines y las lombrices de tierra. Es muy interesante conocer tanto sus estructuras como su sistemas y sobre todo sabes las características que cada animal puede tener
incluyendo al ser humano.
Conclusión:Todos los animales capturamos oxígeno que requieren nuestras células para obtener energía.
Obtenemos dicho oxígeno gracias a nuestros mecanismos de respiración, que son el conducto entre el aire con oxígeno del exterior para introducirlo al interior de las células y estas puedan aprovecharlo. El paso del aire a los mecanismo de respiración se realiza gracias a la difusión.
La lombriz cuenta con un mecanirmos respiratorio cutáneo, el charal, almeja, tilapia y artemia con branquial. Realizando 5 veces la difusión.
El chapulin sólo realiza una vez la difusión, este insecto tiene una respiración traqueal que es el mecanismo respiratorio más eficiente.
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.
Bibliografía:
Tovar Martinez Maria Eugenia Programa de Biología III agosto 2006
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