Guía de Laboratorio de Biología 1 (Medicina) PDF

UNIVERSIDAD DE ORIENTE UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS ÁREA DE CIENCIAS AGROBIOLÓGICAS Y DE LA SALUD LABORATORIO DE BIOLOGÍA I GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS PROF. Elsie Romero de Bellorín PRÁCTICA N°1 I...

UNIVERSIDAD DE ORIENTE UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS ÁREA DE CIENCIAS AGROBIOLÓGICAS Y DE LA SALUD LABORATORIO DE BIOLOGÍA I GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS PROF. Elsie Romero de Bellorín PRÁCTICA N°1 INSTRUMENTACIÓN Para el trabajo en los laboratorios de Biología el estudiante debe estar familiarizado con el instrumental de laboratorio, el cual incluye desde el material de vidrio hasta equipos especializados. En esta práctica se ejercitará en el manejo de algunos de ellos, y se le impondrá de las normas de trabajos y seguridad en el laboratorio. Además, se ofrecerá entrenamiento para elaboración de gráficos y la presentación de informes de práctica. OBJETIVOS: 1. Discutir las normas de trabajo y seguridad en el laboratorio. 2. Identificar y utilizar los principales instrumentos y aparatos de uso común en el laboratorio. 3. Adiestrar al estudiante en la elaboración de informes y gráficos. PARTE A: EJERCICIO N°1 Estudie y observe con atención las siguientes normas de trabajo y seguridad en el laboratorio, las cuales serán de estricto cumplimiento durante el semestre. 1.1. NORMAS DE TRABAJO: - La asistencia al laboratorio es obligatoria. La inasistencia al 25% de las sesiones realizadas significa la pérdida del curso de prácticas. - Evite los retardos. Las tres horas son necesarias para la realización de la práctica, y posteriormente habrá otro grupo que debe comenzar después del suyo. - Deberá haber leído cuidadosamente su guía de prácticas antes de entrar al laboratorio. - En caso que el profesor haya solicitado de sus alumnados algún material, deberá traerlo. - Al llegar, coloque sus libros en la gaveta. Utilice sólo la guía, el lápiz y su cuaderno de notas (preferiblemente un cuaderno mixto empastado grande), y, en caso necesario, el material que requiera para dibujar. - Mantenga su sitio de trabajo limpio y en orden. Todos los desechos y residuos deben botarse en las papeleras, nunca en el fregadero, en el piso, ni sobre el mesón. - Evite pérdidas de tiempo. Antes de comenzar cada ejercicio, localice todo el material a utilizar. 2 - Cuando trabaje en equipo, distribúyanse con precisión y equidad las actividades. Las observaciones deben ser hechas por todos los miembros del equipo. - Siga cuidadosamente las instrucciones de la guía, atienda las indicaciones que le señale su profesor y anote en forma ordenada todos los resultados. - Antes de retirarse, lave la cristalería utilizada por usted. Devuelva los materiales sobrantes y los equipos al preparador y limpie cuidadosamente su área de trabajo con una toalla de papel o tela húmeda. 1.2. NORMAS DE SEGURIDAD: - Utilice siempre una bata de laboratorio, a fin de proteger su ropa y cuerpo del contacto con reactivos. - Está prohibido fumar y comer dentro del laboratorio. - Rotule en forma clara todos los recipientes a utilizar. - Lea cuidadosamente las etiquetas de los frascos que contienen sustancias químicas antes de usarlas y tome las precauciones indicadas en ellas. - Maneje el equipo de acuerdo con las instrucciones y reporte inmediatamente cualquier falta de funcionamiento. - Reporte inmediatamente a su profesor cualquier accidente, por pequeño que sea. - Al calentar cualquier líquido en un tubo de ensayo, hágalo suavemente y en toda la superficie del vidrio. Evite orientar la boca del tubo hacia un compañero o hacia usted mismo; pueden formarse burbujas de vapor, que podrán expulsar violentamente el contenido del tubo. - Cuando tenga que diluir algún ácido, añádalo lentamente sobre el agua, y agite en forma continua. Nunca añada agua sobre el ácido, de esta forma se libera gran cantidad de calor con violencia explosiva. - Cuando deba percibir el olor de algún líquido, sustancia en ebullición o cualquier vapor, nunca acerque directamente la cara al recipiente; atraiga el olor con la palma de la mano manteniendo alejado el envase. - Después de verter o eliminar un líquido por el desagüe, lave bien con el chorro de agua. - Una vez utilizado algún frasco de reactivos, tápelo inmediatamente y vuélvalo a su sitio. - No devuelva al frasco original las sustancias que sobren. Guárdelas en un frasco etiquetado. Si no pueden ser reutilizadas, deséchelas. - Evite mantener o manipular cualquier reactivo, especialmente líquidos inflamables (alcohol, acetona, éter), cerca de mecheros o cualquier otra fuente de calor. 3 EJERCICIO N°2 INSTRUMENTOS DE USO CORRIENTE EN EL LABORATORIO Identifique y rotule cada uno de los instrumentos y aparatos dibujados. Al final, su profesor revisará y evaluará el trabajo. 4 5 6 7 1. 13. 25. 2. 14. 26. 3. 15. 27. 4. 16. 28. 5. 17. 29. 6. 18. 30. 7. 19. 31. 8. 20. 32. 9. 21. 33. 10. 22. 34. 11. 23. 35. 12. 24. 8 EJERCICIO N°3 ENCENDIDO Y AJUSTE DE UN MECHERO DE GAS Para encender un mechero a gas, aproxime un fósforo encendido en dirección lateral, y a una altura ligeramente superior al tubo del mechero. Abra bien la llave del gas; si el mechero dispone de regulación del gas, abra toda la llave y controle el volumen de la llama con el regulador. Si el mechero no tiene sistema de control de gas, gradúelo con la llave de suministro. Regule ahora las entradas de aire del mechero hasta obtener una llama apropiada. Una llama amarilla indica la necesidad de más aire. Si el gas arde en el interior del mechero, cerca del ajuste del aire, apague el mechero, reduzca la entrada de aire, deje enfriar el mechero y con la entrada de aire reducida, vuelva a encender. Ahora, con las entradas de aire del mechero bien abiertas, pase un vidrio de reloj por encima de la llama. Observe y anote. Repita el experimento con las entradas de aire cerradas. Observe y anote. Explique sus conclusiones. EJERCICIO N°4 MEDICIÓN Describiremos a continuación los instrumentos de medición más usados en el laboratorio y la técnica para utilizarlos. 9 4.1. MEDICIÓN DE VOLUMEN Existen una gran variedad de instrumentos para medir volumen, los cuales pueden ser aforados (D y F) o graduados (A, B, C, E y G). Los primeros tienen indicada con cifras su capacidad, y una raya señala la altura que debe alcanzar el líquido medido. Los instrumentos graduados son aquellos que tienen indicada una escala lineal para los diferentes volúmenes que pueden medirse. Fig. N°2.- Instrumentos comunes para medir volumen: A. Bureta común, B. Pipeta graduada, C. Pipeta serológica (con banda esmerilada en la boquilla), D. Pipeta aforada, volumétrica o de seguridad, E. Tubo de fermentación, F. Matraz aforado, G. Probeta o cilindro graduado. 10  Para tomar con precisión la lectura de volumen en cualquier material de vidrio hay que considerar la tendencia de los líquidos a adherirse a las paredes del recipiente. El procedimiento Standard consiste en mantener el recipiente a la altura del ojo y leer el fondo del menisco. Hay recipientes de plásticos en los que el líquido no se adhiere, evitando la formación de meniscos. Fig. N°3.- Modo correcto de leer volumen 11  A continuación, se dan las instrucciones generales para el uso de los más corrientes. 4.2.- PIPETAS: Para llenar las pipetas se introduce el extremo agudo en el recipiente con el líquido que se va a medir y, sorbiendo lentamente con la boca por el otro lado, se llena un poco más del volumen deseado. Al sacar de la boca, se tapa con el dedo índice ese extremo y sosteniendo firmemente la pipeta con los otros dedos se afloja ligeramente el índice, sin destapar, desechando el exceso de líquido hasta que indique el volumen deseado. Recuerde leer a la altura del ojo. Luego se lleva la pipeta al recipiente donde se quiera dejar el volumen a medir, se inclina el recipiente, se levanta el índice y se deja escurrir el líquido por la pared del recipiente. Si la pipeta es esmerilada o coloreada por el extremo por donde se absorbe, el residuo que queda en la pipeta se debe dejar caer en el recipiente soplando la pipeta. Si la pipeta no tiene el extremo de absorción esmerilado o pintado, no debe soplarse, sino dejarse caer hasta la línea deseada. Con un solo llenado de la pipeta se pueden efectuar varias mediciones para varios recipientes, dejando caer sólo el volumen deseado cuando se alcance la línea de correspondiente: a) Observe y diferencie los tipos de pipeta que le fueron entregadas. Anote la cantidad total y apreciación de cada una. b) Llene la pipeta con agua destilada de un vaso precipitado y efectúe delante del profesor las medidas que le indique. 4.3.- PROBETA O CILINDRO GRADUADO: Es el instrumento más usado para medir volúmenes en lecturas rápidas y razonablemente exactas. No se recomienda para lecturas que requieran gran precisión, para lo cual debe usarse una pipeta, buretas o matraces aforados. 12  Las probetas también son útiles para medir volúmenes de los cuerpos sólidos, de formas irregulares, por variación del volumen al introducir el sólido: a) Efectúe con la probeta las medidas del líquido que le indique su profesor. b) Mira con la probeta el volumen de una piedra, anote la lectura inicial, la lectura final y el volumen de la piedra. 4.4.- MEDIDAS DE TEMPERATURA: Termómetro: Consiste en un tubo capilar unido a un bulbo lleno de mercurio o alcohol, cubierto por un tubo de vidrio sellado, con una graduación. En la escala centígrada los 100 grados corresponden a la temperatura de ebullición y el 0 la temperatura de congelación de agua pura a 1 átomo de presión. Para convertir grados centígrados o grados Fahrenheit se aplica la fórmula: 9 °C °F = + 32 5 Para convertir °C a grados absoluto (°K) °K = °C + 273 a) Mida la temperatura del aire del laboratorio. b) Mida y anote la temperatura de un poco de agua calentada en el mechero. c) Mida y anote la temperatura de un poco de agua fresca. d) Mida y anote la temperatura de agua con hielo. e) Convierta las lecturas en °K y °F. 4.5.- MEDIDAS DE PESO El instrumento utilizado para medir pesos es la balanza. Existen diversos modelos de balanzas. 13 a) Después de haber escuchado las explicaciones del profesor sobre el manejo y sensibilidad de la balanza que se encuentra en el laboratorio; pese un objeto pequeño y anote su valor. b) Pese un vaso de precipitado. Anote su peso, pese en el vaso 2 g de sal común. El profesor observará todas sus pesadas. 4.5.1 BALANZA ANALÍTICA. Para medir pesos muy pequeños con gran exactitud se utiliza la balanza analítica. En la actualidad se dispone de modelos electrónicos de considerable precisión y facilidad de manejo. Algunos modelos incluyen prepesada. El instructor le demostrará el manejo de la balanza analítica. EJERCICIO: N°5. PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DE UNA INVESTIGACIÓN BIOLÓGICA. Los resultados de las investigaciones biológicas, así como en otras ciencias, deben ser presentados en forma cuantitativa utilizando gráficos, cuadros, tablas que ilustren de manera efectiva y clara el comportamiento de los datos y faciliten su análisis. 5.1.- TABULACIÓN DE DATOS: Para elaborar una tabla (tabular) de talla-peso, escoja (5) ejemplares de una sola especie de animal pequeño (caracoles, saltamontes, escarabajos, peces, etc.). Ordénelos en una serie, de menor a mayor tamaño. Mida con una regla la longitud en centímetros de cada ejemplar. Anótela. Pese ahora cada organismo. En la siguiente tabla: Coloque al lado de la longitud, el peso en gramos de cada organismo. Ejemplar Longitud en cm Peso en g 1 2 3 4 5 14  Observe que la tabla quedó constituida por tres columnas, una codificada al organismo, la segunda es de las tallas (longitud) y la tercera es de pesos. Note que la tabla especifica las unidades de medición (en cm y g respectivamente). Esto debe hacerse siempre. 5.2.- ELABORACIÓN DE GRÁFICOS: Grafique en el papel milimetrado los resultados de la tabla del aparte anterior (puede usar el mismo título). Divida el eje de las X (longitud) en segmentos iguales y marque cada división con lecturas crecientes en centímetros, que cubran el ámbito de los datos reportados, es decir, que la talla menor y la mayor quede dentro del eje dibujado, distribuidos en forma conveniente: cerca del origen y el final del eje, respectivamente. Haga lo mismo con el eje de las Y, ubicando en él las lecturas de peso. Al extremo de cada eje marque las unidades correspondientes. En este caso, cm en el eje de las X y g en el eje de las Y. Al lado de cada eje describa lo que representa: tallas (eje X) y pesos (eje Y). Marque ahora los puntos de intersección de las tallas de cada ejemplar con su peso respectivo según la tabla. Una los puntos. En experimentos con organismos vivos, muchas veces es necesario colocar a un lado de la gráfica las condiciones bajo las cuales se realizó el experimento. 15 PARTE B. 1.- OTROS EQUIPOS USADOS CON FRECUENCIA EN BIOLOGÍA 1.1. CENTRIFUGA: Para los análisis de las muestras biológicas, muchas veces es necesario separarlas en sus componentes, y así poder trabajar con cada uno de ellos. Uno de los aparatos más utilizados para esta separación es la centrífuga, la cual tal como lo indica su nombre, utiliza la fuerza centrífuga para separar en una mezcla los componentes sólidos y líquidos de distinta densidad, por ejemplo, para aglomerar o sedimentar los precipitados o romper el estado de una emulsión. Investigue y anote qué es la fuerza centrífuga. ¿Cuál aparato doméstico de uso generalizado utiliza una centrífuga? En esta práctica se utilizará la centrífuga para separar el componente sólido de la sangre (la parte celular) del componente líquido (el plasma). La sangre es fundamentalmente un líquido que lleva en solución un considerable número de sustancias, y en suspensión elementos celulares de diversos tipos. Estos elementos celulares constituyen cerca de la mitad de la masa total de la sangre. La relación entre el volumen (o elementos formes) y el volumen total de sangre se denomina Hematocrito y su determinación en la clínica es de gran importancia. Su valor normal medio en humanos es de 45% para los elementos formes. Para el cálculo exacto del hematocrito se usan centrífugas especiales que utilizan tubos capilares y una escala graduada que facilita la medición. Los componentes celulares de la sangre se dividen en tres grupos: glóbulos rojos (hematíes o eritrocitos), glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas. 1.2.-SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA SANGRE POR CENTRIFUGACIÓN. Obtenga 1 ml de sangre por punción cardiaca en algún animal (anfibio, reptil o mamífero). Para ello se procede a anestesiar levemente al animal, introduciéndole bajo una campana de vidrio, dentro de la cual se ha colocado un algodón humedecido en éter. Una vez anestesiado, se toma el animal y se ubica la zona del corazón. Se procede entonces a introducir la aguja hipodérmica conectada a una jeringa, a la cual se le ha puerto previamente un poco de solución anticoagulante (heparina, mezcla de Wintrobe, solución EDTA, solución de oxalato de amonio, etc.). Si la punción ha sido perfectamente efectuada, de inmediato la jeringa comenzará a llenarse de sangre. 16  Una vez extraída la cantidad necesaria (1 ml), retire la aguja rápidamente y vierta el contenido en un tubo de centrifuga. En otro tubo de la centrifuga vierta 1 ml de agua, para ser utilizado como contrapeso, coloque ambos tubos en la centrífuga (dentro de la “camisa”) en posiciones exactamente opuestas. También pueden utilizarse como contrapeso las muestras de sangre obtenidas por otros compañeros debidamente identificados. En cualquier caso, debe verificarse que sirvan de contrapesos, enrasándolas al mismo nivel, o pesándolas rápidamente en una balanza corriente. Centrifugue durante 5 minutos (la mayoría de las centrífugas tienen control de tiempo), a 2.500 r.p.m. o a 1.000 g. a.- ¿Qué significan las unidades r.p.m.? b.- ¿Qué significan las unidades g? Al detenerse completamente la centrífuga, saque sus tubos. ¿Qué le ocurrió a la sangre luego de centrifugar? Mida con una regla la altura aproximada del total de la sangre. Mida ahora la altura del sedimento. ¿Qué porcentaje ocupa este sedimento? _ _ ¿Qué porcentaje ocupa el sobrenadante? _ _ ¿Qué parte de la sangre es el sedimento? _ _ ¿Qué parte de la sangre es el sobrenadante? _ _ 1.2.- pH METRO: Otro equipo utilizado con frecuencia en los laboratorios de Biología es el pH-metro, el cual permite medir en forma precisa el grado de acidez o alcalinidad de una sustancia (el pH). 17 Investigar el concepto de pH – Anótelo: La constancia del pH es uno de los factores más importantes en el desarrollo de ciertas funciones del organismo. Por ejemplo, cada una de las enzimas digestivas actúa a un pH específico, y cada uno de los líquidos corporales mantiene un pH característico. Asimismo, cada especie de planta sólo puede vivir en un suelo cuyo pH sea apropiado, algunas plantas crecen mejor en suelos ácidos, otras en medios neutros y otras en suelos alcalinos. Por ello, la determinación del pH es importante en fisiología animal o vegetal, así como en medicina y en agronomía. La medición del pH se puede efectuar con métodos sencillos y rápidos, pero poco precisos, basados en los cambios de color que experimentan ciertas sustancias indicadoras de acuerdo al pH de la solución que miden, ejemplo: papel tornasol, papel indicador de pH, rojo fenol, azul de bromo-timol, etc. El pH se mide en forma precisa con métodos electrométricos. Se mide la fuerza electromotriz de una pila formada por dos soluciones distintas en las cuales están inmersos dos electrodos. Una de estas soluciones es de referencia y viene incorporada al pHmetro, en contacto con uno de los electrodos, el otro electrodo se pone en contacto con la solución cuyo pH se va a medir. El pHmetro dispone de una escala en la cual, por medio de una aguja, se lee el pH obtenido a través de fórmulas de conversión de la fuerza electromotriz en pH. En la actualidad muchos pHmetros muestran el pH leído en forma digital en una pantalla. Para medir el pH de algunas muestras biológicas, extraiga el jugo de las frutas que haya traído al laboratorio (limón, patilla, merey, naranja, granada, etc.). Vierta cada jugo en un vaso de precipitado pequeño debidamente identificado. Entréguele los jugos al profesor, quien hará las lecturas del pH y le explicará el funcionamiento del pHmetro. Observe y tome nota de las lecturas de pH. Debe medirse también el pH de otros líquidos como orina fresca, agua estancada (que contiene organismos vivos) y agua de chorro. Sustancia pH 18  Tabule los resultados y en su informe de práctica elabore un gráfico de barras, de acuerdo a la explicación de su profesor. Ello le permitirá comparar el pH de las distintas sustancias. En la tabla debe indicarse cuáles de las sustancias utilizadas son ácidas, cuales neutras y cuales básicas o alcalinas. 1.3. FOTO COLORÍMETRO La luz visible contiene radiaciones de distinta longitud de onda (λ), las más cortas desde 400 nm, que son de color violeta, y las más largas hasta 700 nm, que son de color rojo (un nm o nanómetro es la milésima parte de una micra, es decir, es una unidad equivalente a 10 -9 metros). En la luz, los distintos objetos absorben radiaciones de distinta longitud de onda, reflejando el color de aquellas que no absorben. El lápiz es amarillo porque la pintura que lo cubre absorbe otras radiaciones, pero no el amarillo. El fotocolorímetro es un instrumento que hace pasar un rayo de luz monocromática (de un solo color) de longitud de onda conocida, a través de una solución diluida de una sustancia (generalmente coloreada) para medir cuánto de esa luz absorbe la sustancia. Puesto que la absorción de luz por una sustancia a una determinada longitud de onda depende de la concentración de la sustancia, el fotocolorímetro se utiliza con frecuencia para medir concentraciones de sustancias de acuerdo a patrones conocidos. En esta práctica se va a medir la absorción de luz por la clorofila a distintas longitudes de onda, para hacer un espectro, y se hará un ejercicio que permita relacionar la absorción con la concentración. 1.3.1. ESPECTRO DE ABSORCIÓN DE LA CLOROFILA. -Tome un cilindro graduado de 200 ml y fórrelo con papel aluminio hasta el nivel de los 110 ml. -Pese dos (2) gramos de hojas de espinaca y colóquelos en un mortero con un poco de arena. Macere la muestra con 5 ml de acetona al 80%. -Coloque un embudo con papel de filtro sobre el cilindro previamente forrado y filtre el macerado. Vuelva a macerar la muestra con otros 5 ml de acetona, repitiendo el proceso hasta utilizar 50 ml de solvente. -Filtre nuevamente el macerado con otros 50 ml de solvente. Retire el embudo y añada más acetona hasta completar 125 ml. Termine de forrar toralmente el cilindro con papel de aluminio. Hágalo rápidamente. 19  -Entregue a su profesor una alícuota del filtrado para que lea la transmitancia a 425 nm, utilizando acetona al 80% como blanco. Si la muestra está muy concentrada, diluya con más solvente. -Una vez obtenida la concentración apropiada, el profesor hará las lecturas del extracto de clorofila a cada una de las siguientes longitudes de onda: 410 nm (violeta), 460 nm (azul), 520 nm (verde), 580 nm (amarillo), 620 nm (anaranjado) y 680 nm (rojo). -Tome nota de cada lectura, y para su informe prepare una gráfica de longitud de onda vs. Absorbancia. La gráfica obtenida representa el espectro de absorción de las clorofilas. 1.3.2.- RELACIÓN ENTRE CONCENTRACIÓN Y ABSORBANCIA Del mismo extracto anterior, prepare diluciones a ½, ¼, 1/8, y 1/16 de la concentración inicial. Tome nota de las lecturas de absorbancia a 665 nm. Grafique absorbancia vs. Dilución. Explique los resultados. Clorofila 410 nm 460 nm 520 nm 580 nm 620 nm 680 nm 1 ½ ¼ 1/8 1/16 20 PRACTICA N°2 EL MICROSCOPIO El microscopio es un instrumento diseñado para examinar objetos que no pueden verse a simple vista. Sin ayuda, el ojo humano no puede distinguir objetos menores de 0,1 mm. Con el microscopio se pueden distinguir objetos mucho más pequeños. El microscopio compuesto es el tipo más comúnmente empleado, pero existen diversos tipos de microscopio que se adaptan a las necesidades de la observación a realizar. En Zoología y Botánica se emplean con frecuencia los microscopios estereoscópicos o de disección (lupas). En la actualidad, el microscopio electrónico es un instrumento fundamental para la investigación, no sólo en Biología, sino en otras disciplinas científicas. OBJETIVOS: Al final de la práctica el estudiante estará en condiciones de: 1. Describir las partes del microscopio compuesto demostrando su manejo y cuidado. 2. Utilizar el microscopio estereoscópico (lupa) y analizar la importancia de su uso en Zoología y Botánica. 3. Analizar, mediante ayudas audiovisuales, el microscopio electrónico. MATERIALES: - Microscopio compuesto - Porta objetos - Cubre objetos - Tijeras - Agua - Gotero - Aceite de inmersión - Papel impreso con letras pequeñas - Lupa - Material audiovisual sobre microscopio electrónico 21 PARTE A EL MICROSCOPIO COMPUESTO EJERCICIO 1 PARTES DEL MICROSCOPIO 1. Antes de venir al Laboratorio, usted deberá consultar e investigar acerca de las partes del microscopio y la función de cada una de ellas. 2. En el cuadro siguiente usted tiene un dibujo rotulado de un microscopio compuesto. En el cuadro en blanco haga un dibujo esquemático del microscopio que le fue asignado para trabajar y rotule sus partes. 22  3. Anote las diferencias entre ambos microscopios. El cristalino del ojo se adapta automáticamente para enfocar el objeto que está en su campo visual, permitiendo que se observe nítidamente. Las lentes del microscopio, en cambio, deben ajustarse mecánicamente para producir un enfoque nítido. Un par de tornillos, el macrométrico y el micrométrico mueve las lentes acercándolas y alejándolas del objeto, para el enfoque. En algunos microscopios, es la platina que sostiene el objeto, la que se mueve en lugar de las lentes. La distancia entre el objeto observado y el objetivo del microscopio determina el foco. 23 CUIDADO DEL MICROSCOPIO El microscopio es un instrumento costoso, debemos darle el mejor cuidado posible. Siga siempre estas instrucciones. 1. Transporte el microscopio con las dos manos, una por debajo de la base y la otra en el asa. 2. Colóquelo alejado del borde de la mesa. Si hay una lámpara unida al microscopio, tenga cuidado con los cables. Quite de la mesa de laboratorio aquellas cosas que no sean absolutamente necesarias. 3. Evite inclinar el microscopio cuando use preparaciones húmedas. 4. Nunca limpie las lentes del microscopio con otra cosa que no sea papel para lentes. 5. Recuerde que, para su enfoque preciso, el objetivo se acerca más al objeto a medida que se utiliza un mayor aumento, por lo que aumenta el riesgo de romper la lámina. Tenga cuidado con el tornillo macrométrico. Al terminar su trabajo, limpie bien las lentes, revise si queda alguna lámina sobre la platina y guarde el microscopio teniendo cuidado de colocar el objetivo de menor aumento en la posición de enfoque. EJERCICIO N°2 PREPARATIVOS PARA EL USO DEL MICROSCOPIO 1. Coloque el objetivo de menor aumento (o el explorador si su microscopio lo tiene) en su posición de enfoque, sobre el objeto. Usted sentirá un “Clic” cuando éste encaje en su sitio. 2. Encienda la lámpara (o si no la tiene, mueva el espejo de manera que la luz se refleje hacia arriba a través de la abertura de la platina). Ilumine uniformemente el campo. Utilizando el diafragma, obtenga la cantidad de luz apropiada para visualizar el objeto. Algunos materiales muy transparentes o muy brillantes, se observan mejor con luz opaca, otros con luz brillante. 3. Cerciórese de que las lentes estén limpias. Si observa algún reflejo u opacidad (empañamiento) puede deberse a lentes sucias. Límpielas sólo con papel para lentes. 24 EJERCICIO N°3 USO DEL MICROSCOPIO 1. Observe un pequeño recorte de papel con la letra “H” impresa. Colóquela en un portaobjeto limpio encima de una gota de agua. Esto se llama montaje húmedo. 2. Espere un momento antes de colocar el cubreobjeto para que el papel se moje. Mantenga el cubreobjeto en un ángulo de unos 45° respecto al portaobjeto y entonces bájelo lentamente sobre la gota de agua. Una ligera presión eliminará las burbujas de aire que pudieran haber quedado. 3. Coloque el portaobjeto sobre la platina y sujételo con las pinzas de ajuste. Mueva el portaobjeto de tal manera que la letra quede en el centro del orificio de la platina. Cerciórese de que el objetivo de menor aumento (o preferiblemente el explorador) esté colocado en la posición de enfoque. Viendo por un lado de la platina (no por el ocular), use el tornillo macrométrico para bajar lentamente hasta que el objetivo llegue al tope, o hasta que el objetivo esté a 2 mm del cubreobjeto. 4. Mirando por el ocular, suba despacio el objetivo con el tornillo macrométrico hasta que la letra esté enfocada. Trate de centrarla, utilizando el carro o moviendo la lámina con los dedos pulgares. Use el tornillo micrométrico para afinar el enfoque. Haga un dibujo comparativo de cómo se ve la letra a través del microscopio y a simple vista. 5. Recorte una letra “A” y haga un montaje húmedo para examinarla con menor aumento. Describa la posición de la letra tal como usted lo ve a simple vista y a través del microscopio. 6. Mire a través del ocular y mueva el portaobjetos hacia adelante. ¿Hacia dónde se mueve la imagen de la letra?. ¿Qué puede decir acerca de la posición relativa y el movimiento de los objetos cuando estos se ven a través del microscopio?. 25  EJERCICIO N°4 OBSERVACIÓN CON MAYOR AUMENTO 1. PARA USAR UN OBJETIVO DE MAYOR AUMENTO DEBE ENFOCARSE PRIMERO CON EL MENOR AUMENTO Haga un montaje húmedo de dos hebras de cabello de distinto color cruzados uno sobre el otro. Enfoque y obsérvelos con el objetivo de menor aumento. Dibújelos y describa su apariencia. 2. CENTRE EL OBJETO OBSERVANDOLO CON EL OBJETIVO DE MENOR AUMENTO Se trata de colocar en el centro aquella parte del campo que usted desea observar con más detalle. En este caso, mueva el portaobjetos de modo que el cruzamiento de los cabellos quede en el centro del campo. 3. AHORA VA A CAMBIAR DE OBJETIVO, PERO SIN MOVER LOS TORNILLOS NI EL PORTAOBJETOS Gire el revolver hasta que el objetivo de mediano aumento esté en posición de enfoque (Escuche el “CLIC”). 4. AFINE EL ENFOQUE SÓLO CON EL TORNILLO MICROMÉTRICO Los cabellos cruzados deben estar ahora enfocados y sólo se necesita un leve ajuste con el tornillo micrométrico. Abra el diafragma y ajuste el condensador hasta obtener la iluminación correcta. Enfoque los cabellos en el punto donde se cruzan. ¿Puede usted ver nítidamente ambos cabellos en el mismo nivel de enfoque? Mirando a través del microscopio, ¿puede usted diferenciar el cabello rubio del oscuro? ¿Cuál está por encima y cuál por debajo? 5. PARA OBSERVAR CON EL OBJETIVO DE INMERSION SE PROCEDE EN LA MISMA FORMA, PERO UTILIZANDO ACEITE DE INMERSION Para utilizar el objetivo de mayor aumento (inmersión: 100 X) debe agregarse lateralmente con cuidado una gota de aceite de cedro o bálsamo de Canadá, de modo que el objetivo quede inmerso o sumergido en la gota de aceite de inmersión. No mueva los tornillos ni el carro. Mantenga su enfoque. 26  Observando por el ocular, abra el diafragma y mueva el condensador hasta obtener la iluminación óptima. Afine cuidadosamente el enfoque UTILIZANDO SOLO EL TORNILLO MICROMETRICO. Haga un dibujo de lo observado, describa su apariencia, y compare su observación con la que se hizo con menor aumento. MEDICIONES MICROSCOPICAS 1. Cálculo de la Magnificación Cuando se observa a través del microscopio es importante conocer cuántas veces se ha aumentado la imagen con respecto al tamaño del objeto. Para encontrar el aumento total (magnificación) se multiplica el aumento del ocular por el aumento del objetivo que se está usando. 27 Calcule el aumento total para cada uno de las combinaciones del ocular con los objetivos. a. x = Aumento del ocular Aumento del explorador b. x = Aumento del ocular Objetivo de menor aumento c. x = Aumento del ocular Objetivo de mediano aumento d. x = Aumento del ocular Objetivo de mayor aumento 2. Medición del diámetro de campo Haga un montaje húmedo de un cuadrito de papel milimetrado de aproximadamente 5 mm de lado. Coloque el explorador en posición de uso. Observe por el ocular y mueva la preparación hasta que una de las líneas pase por el centro del campo, dividiéndolo en dos partes iguales. Contado cuantas divisiones atraviesan esa línea, la cual señala el diámetro del campo, usted podrá saber cuántos milímetros mide éste. Anótelo:. Observe ahora utilizando el objetivo de menor aumento. ¿Puede ver ahora más o menos cuadritos que en el caso anterior?. El aumento de los objetivos es entonces, inversamente proporcional al diámetro de sus campos y puede expresarse con la siguiente fórmula: a1 d2 = a2 d1 28 donde a1 y a2 representan los aumentos de los objetivos bajo consideración y d1 y d2 los respectivos diámetros de campo. Si a1 es el aumento del objetivo explorador, d1 es el diámetro de campo para ese objetivo, y así sucesivamente. Llene el siguiente cuadro con los valores correspondientes al microscopio que le fue asignado, expresando el diámetro de campo en milímetros y en micras. DIAMETRO DE DIAMETRO DE OBJETIVO AUMENTO CAMPO EN mm CAMPO EN um Explorador Menor aumento Mediano aumento Mayor aumento 3. Para determinar el tamaño exacto de los objetos que se observan al microscopio se utiliza un instrumento especial llamado micrómetro. Sin embargo, conociendo el diámetro y el área del campo del microscopio se pueden hacer estimaciones del tamaño de los objetos, en base a proporciones. 29 PARTE B I. USO DEL MICROSCOPIO ESTEREOSCOPICO El microscopio estereoscópico, también llamado lupa o microscopio binocular de disección, es una gran ayuda didáctica y de investigación, que se emplea cuando se requiere observar superficies y detalles de objetos relativamente grandes, transparentes o no. Ofrece grandes ventajas para la manipulación, selección, tratamiento, medición, marcaje y dibujo de organismos vivos. En general, la magnificación total de los microscopios estereoscópicos oscila entre 3x y 50x. En algunos de ellos cada posición del objetivo, en combinación con el ocular, proporciona un aumento fijo; pero muchos tienen un sistema que permite una variación continua del aumento. Por sus dos sistemas ópticos separados, el microscopio estereoscópico ofrece al observador una imagen totalmente tridimensional del objeto. Esta plasticidad de la imagen y la gran distancia de trabajo, por estar los objetivos alejados del objeto, permiten hacer manipulaciones durante la observación. Por esta razón, el empleo de los microscopios estereoscópicos se ha generalizado para las más diferentes tareas, tanto en la industria como en el laboratorio. Son de gran aplicación en Biología y Medicina, en áreas como Botánica, Zoología, Entomología, Anatomía, Histología, Embriología, Patología, Dermatología, Bacteriología, etc. Varias industrias como electrónica, relojería, tecnología de alimentos, química, metalografía, metalúrgica, cerámica, textil y otras, así como investigaciones en geología, minería, paleontología y arqueología utilizan con frecuencia las lupas o microscopios estereoscópicos. La imagen tridimensional producida por el microscopio estereoscópico es ideal para el estudio y control de superficies. Su relieve, rugosidad, lisura, daños y defectos, pueden verse en tercera dimensión con el microscopio estereoscópico, dotado de iluminación oblicua. EJERCICIO N°1 a. Observe el dibujo de la izquierda, el cual representa un microscopio estereoscópico señalando sus partes. b. En el recuadro de la derecha, haga un dibujo de la lupa o microscopio estereoscópico que le fue asignado, y rotule sus partes. c. Indique las diferencias entre ambos instrumentos. 30 1. Oculares 2. Lámpara 3. Placa circular de la base 4. Tornillo de enfoque 5. Sistema de iluminación EJERCICIO N°2 USO DE LAS LUPAS EN INVESTIGACION BOTANICA El amplio campo de la Botánica exige un instrumento universal con el cual se puedan hacer observaciones microscópicas de estructuras y organismos grandes, a menudo en campo abierto, fotografiarlos y medirlos. Las superficies y características de los distintos órganos vegetales, así como las partes florales, de gran importancia en sistemática, se observan mejor con microscopio estereoscópico. La germinación de semillas y esporas, así como cultivo de hongos, algas, bacterias, etc., se examinan preferiblemente con bajo aumento, para determinar algunos cambios, así como la presencia de cultivos mixtos, contaminación, presencia o síntomas de fitopatógenos. 31  Las estructuras superficiales, así como su densidad y disposición también se determinan con relativa facilidad bajo la lupa. a) Observe una flor de abrojo (Tribulus cistoides L.). Esta es una flor en la cual se distinguen los 4 verticilos florales: cáliz, corola, androceo y gineceo. Diferéncielos. b) Observe el primer verticilo que está formado por sépalos, cuéntelos. Coloque la flor bajo la lupa enfocando uno de los sépalos, observe los pelos. c) El segundo verticilo está formado por pétalos, observables a simple vista. d) Observe el tercer verticilo que está formado por los estambres, cuéntelos. Con ayuda de 2 agujas, separe uno de los estambres, colóquelos bajo la lupa y reconozca las siguientes partes: el filamento (eje) que lleva en su ápice una porción ensanchada y hueca denominada antera. Esta se encuentra constituida por dos tecas unidas entre sí por un tejido conector denominado conectivo. Haga un dibujo y rotúlelo. e) El cuarto verticilo es el Gineceo. Disecte el gineceo con ayuda de aguja y reconozca las siguientes partes: la parte basal ensanchada y hueca llamada ovario. Este se encuentra rodeado en su base por 5 estructuras carnosas, brillantes llamadas glándulas, encargadas de la producción de néctar de la flor. Distíngalas. En la parte terminal del gineceo distinga un ensanchamiento lobulado llamado estigma. Entre ovario y el estigma observe una región estrecha llamada estilo. Dibuje y rotule el gineceo con las partes que reconoció anteriormente. EJERCICIO N°3 USO DEL MICROSCOPIO ESTEREOSCOPICO EN INVESTIGACION ZOOLOGICA Para que un microscopio estereoscópico cumpla las exigencias que impone la investigación zoológica, debe dar, no sólo una vista total del preparado, sino también el máximo de información sobre estructuras más finas. Dependiendo del tipo de preparado, es necesario trabajar en diascopia o en episcopia. El método de campo claro/oscuro, que se logra cambiando la placa circular de la base, permite lograr mejor contraste con el objeto y observar las estructuras de organismos transparentes, de órganos y de inclusiones. Esto se complementa con un sistema de iluminación en la base, además de la iluminación superior y lateral. Para el examen de grandes preparados, pueden emplearse los estativos de brazo móvil o con pinza de sujeción. De igual modo existe una diversidad de dispositivos y mecanismos que se utilizan de acuerdo con el tipo de investigación y con el material a observar. Asimismo, para la elección de la posición más idónea de trabajo, el cuerpo del microscopio puede girarse 360°. 32  Seleccione un insecto. Colóquelo sobre la platina de observación del microscopio estereoscópico (lupa). Encienda la lámpara y enfoque con el menor aumento. 1. Observe la cabeza (región anterior del animal); el tórax (región media, donde se insertan las patas) y el abdomen (región posterior). 2. En la cabeza, enfoque los ojos compuestos e identifique los omatidios (unidades visuales del insecto), poco visibles a simple vista, y observe su forma. 3. En el tórax, enfoque una pata y reconozca sus partes: coxa (primer segmento que se articula al tórax); trocánter (segundo segmento); fémur (tercer segmento); tibia (cuarto segmento); tarsos (quinto segmento), que puede o no estar subdividido en uno, dos o tres artejos. Haga un dibujo de los tarsos a simple vista, uno a menor aumento y otro con mayor aumento. 4. Observe algunas estructuras anexas que pueden existir en estos segmentos que son poco visibles a simple vista. II. EL MICROSCOPIO ELECTRONICO El microscopio electrónico es un equipo altamente especializado, que requiere de instalaciones apropiadas y personal entrenado para su uso. En nuestra Universidad se cuenta con Microscopio Electrónico de Barrido y Microscopio Electrónico de Transmisión en el Centro de Microscopía Electrónica. El profesor presentará al curso un material audiovisual sobre microscopio electrónico especialmente preparado para la práctica. 33  BIBLIOGRAFIA 1. B.S.C.S. 1974. Biología: Modelos y procesos. 1era. Ed. En español. Editorial Trillas. México, 336 + XI pp. 2. B.S.C.S. 1976. Ciencias Biológicas. De las moléculas al hombre (versión azul), 1era. Edición en español. 6ª. Reimpresión. Compañía Editorial Continental. México. 999 pp. 3. Dyson., R. 1977. Principios de Biología Celular. Fondo Educativo Interamericano. 1era. Edición en español. U.S.A. 431 + XI pp. 4. Di Fiore. 1965. Diagnóstico histológico. 5ª. Edición. Librería “El Ateneo”, Editorial Florida. 340. Buenos Aires – 613 + XXI pp. 5. Wolfe, S. 1977. Biología de la Célula. 1ra. Edición en español. Ediciones Omega. Barcelona. 558 + XIV pp. 34 PRÁCTICA N°3 EL MÉTODO CIENTÍFICO La ciencia se distingue de otros campos de trabajo intelectual en dos aspectos principales. Es obvio que difiere en su contenido, el tipo de conocimientos organizados con que tiene que tratar. Sin embargo, la diferencia más importante radica en los procedimientos usados por la ciencia, es decir, su enfoque empírico de los problemas. Tradicionalmente, en la enseñanza se le ha dado mayor énfasis al primero de estos dos aspectos, pero la imposibilidad actual de informar acerca de todo lo que se conoce ha hecho imperativo centrar el interés en el proceso. El conocimiento científico es producto del método científico y está basado fundamentalmente en la observación y en la experimentación. Aún entre los científicos no hay un acuerdo unánime sobre lo que es el “método científico”. Algunos textos enumeran seis (6) o siete (7) pasos que contiene el método científico. Una descripción formal y altamente estructural como ésta, está muy lejos de la realidad. Ningún investigador científico sigue un ritual tan formalista al llevar a cabo sus experimentos. La ciencia actúa mediante la postulación y prueba de hipótesis, estas son simplemente explicaciones tentativas dadas a un fenómeno observado. El propósito de un experimento científico es probar una hipótesis. Antes de comenzar a formular la hipótesis, usted necesita hacer observaciones y reunir datos. Durante este curso realizará diversas clases de observaciones en el laboratorio y se emplearán, para llevarla a cabo, tanto los órganos de los sentidos como instrumentos especiales. A menudo observará cambios asociados a las actividades de los seres vivos. Los científicos realizan dos (2) clases importantes de observaciones: cualitativas y cuantitativas. Las primeras describen cualidades o características de un objeto o proceso, tales como forma, color, olor, sabor, o tipo de movimiento. Las segundas implican el manejo de cantidades y requieren mediciones precisas y cuidadosas con instrumentos especiales. Observaciones cualitativas sencillas, como la que usted hará en esta ocasión, pueden realizarse con los órganos de los sentidos sin ayuda de instrumentos. Estas son generalmente las primeras observaciones que se hacen y son muy útiles para estimular el pensamiento y la investigación. En Biología, las observaciones cualitativas son especialmente útiles en la identificación de sustancias desconocidas. En esta ocasión, para hacer estudios de este tipo, usted empleará sustancias químicas especiales llamadas indicadores. Estas son sustancias químicas que producen un cambio de color al combinarse con otras sustancias determinadas. En la siguiente investigación, usted realizará algunas observaciones cualitativas mediante el uso de indicadores e interpretará los resultados con la finalidad de usar el método científico. 35 MATERIALES: - Solución de rojo fenol - Agua de cal - Agua con anhídrido carbónico (agua carbonatada) - Ácido diluido - Pitillos - Goteros - Toallas de papel - Lápiz - Gradillas para tubos de ensayo - Tubos de ensayo pequeños - Tubos de ensayo corrientes - Solución de azúcar y levadura - Semillas secas - Semillas germinadas - Un insecto pequeño vivo - Un insecto pequeño muerto OBJETIVOS: Al finalizar la práctica el estudiante estará en capacidad de: 1. Hacer observaciones y presentarlas en forma resumida. 2. Formular hipótesis acerca de los hechos observados. 3. Formular predicciones a partir de hipótesis. 4. Llevar un registro ordenado de sus resultados experimentales. 5. Discutir y comparar sus resultados experimentales. 6. Completar sus resultados con los reportados en la bibliografía. 7. Distinguir un control de un experimento. 8. Definir indicadores. 36 EJERCICIO N°1 OBSERVACIONES CUALITATIVAS 1.1 Coloque 7 tubos de ensayo en una gradilla y añada 5 gotas de solución de rojo fenol en cada uno. Cuidadosamente cóqueles un corcho delgado como se ve en las figuras: 37 Agregue los siguientes materiales: Tubo 1 Nada. Tubo 2 Un trozo pequeño de papel toalla enrollado y humedecido en solución de azúcar y levadura. Tubo 3 Un trozo pequeño de papel toalla enrollado y humedecido en solución hervida de azúcar y levadura. Tubo 4 5 a 10 semillas secas. Tubo 5 5 a 10 semillas germinadas del mismo tipo. Tubo 6 Un insecto vivo. Tubo 7 Un insecto muerto del mismo tipo. - Tape los tubos sólo cuando haya terminado de prepararlos y anote la hora de iniciación del experimento. Observe los cambios de color del rojo fenol y tome nota del tiempo requerido para que esto se produzca. Registre sus observaciones en el cuadro siguiente: Cambio en el indicador Tiempo para el N° del tubo Material añadido cambio 1 2 3 4 5 6 7 1.2. Anote en forma resumida su observación: EJERCICIO N°2. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS Y PREDICCIONES. 2.1. Antes de continuar con su trabajo, formule una hipótesis para explicar las observaciones realizadas. 38  2.2. Enumere algunas predicciones a partir de su hipótesis. EJERCICIO N°3 PRUEBA DE HIPÓTESIS 3.1. En la siguiente serie de pruebas usted descubrirá las características de los indicadores, lo cual le ayudará a interpretar las observaciones de la primera parte y a probar la hipótesis formulada en la segunda. Coloque en la gradilla siete (7) tubos de ensayo y márquelos con los números 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. En los tubos 9, 10 y 11 coloque de 10 a 12 gotas de solución de rojo fenol. Anote en el cuadro siguiente los cambios que ocurren en el indicador a medida que se añaden las siguientes sustancias: Tubo 8 1 a 5 gotas de una base diluida. Tubo 9 1 a 5 gotas de ácido diluido. Tubo 10 5 a 10 gotas de agua carbonatada (agua que contiene CO2 disuelto. Tubo 11 Sople con pitillo dentro de la solución de rojo fenol durante 10 a 30 segundos. N° del tubo Material añadido Cambio en el indicador 8 9 10 11 De acuerdo con los resultados de las pruebas de los tubos 8, 9, y 10. ¿Qué clase de sustancia forma el dióxido de carbono cuando se disuelve en agua? Si se mezcla cierta sustancia con rojo fenol y produce un cambio de color como en el tubo 9. ¿Puede usted estar seguro que esta sustancia contiene dióxido de carbono? 39  ¿Cómo puede probar que su respiración contiene una sustancia que forma un ácido cuando se mezcla con el agua de la solución de rojo fenol? ¿Puede decir, en base a los resultados de los tubos 10 y 11 solamente, si su respiración contiene dióxido de carbono? 3.2. Llene los tubos 12, 13 y 14 hasta una cuarta parte con agua de cal. Continúe anotando en el siguiente cuadro los cambios ocurridos al agregar los siguientes materiales: Tubo 12 10 a 12 gotas de un ácido. Tubo 13 5 a 10 gotas de carbonatada. Tubo 14 Sople con un pitillo dentro del agua de cal durante 10 a 30 segundos. N° del tubo Material añadido Cambio en el indicador 12 13 14 ¿Reacciona el agua de cal con un ácido para producir un cambio visible? ¿Reacciona el agua de cal con el dióxido de carbono para producir un cambio visible? En base a los resultados de los tubos 10 y 14. ¿Puede usted decir si su respiración contiene dióxido de carbono? DISCUSIÓN 1. ¿En cuál de los tubos del 1 al 7, no hubo cambios en el indicador? 2. ¿Cuál de los materiales añadidos en los tubos del 1 al 7, produjo un cambio en el color rojo fenol? 3. ¿En qué se diferencian los materiales que produjeron cambios en los tubos del 1 al 7 de aquellos que no lo hicieron? 4. ¿Cómo podría explicar ahora el cambio de color observado en los tubos del 1 al 7? 40  5. Compare esta explicación con la hipótesis formulada al principio. ¿Esta comparación le lleva a aceptar, rechazar o simplemente modificar la explicación de la hipótesis? 6. ¿Por qué se incluyeron en esta investigación materiales que no produjeron cambios en el indicador? 7. ¿Cuál es la razón de usar los corchos interno y externo? Realice una consulta bibliográfica acerca del proceso de respiración en los seres vivos. Elabore un informe acerca de la práctica que incluya un reporte sobre la investigación realizada, confrontándola y ampliándola con la revisión bibliográfica. BIBLIOGRAFÍA 1.- Baker y Allen, 1970. Biología e investigación Científica. 1era Edición en español. Fondo Educativo Interamericano. Bogotá 666 pp. 2.- B.S.C.S, 1976. Ciencias Biológicas. De las moléculas al hombre (versión azul). 1era Edición en español. 6ª. Reimpresión. Compañía Editorial Continental. México, 999 pp. 3.- Beveridge, W., 1973. El Arte de la Investigación Científica. 2da. Edición. Ediciones de la Biblioteca de la Universidad Central de Venezuela. Caracas, 269 pp. 4.- Kedrov, M.B. y Spirkin, A; 1968. La Ciencia. 1era. Edición. Editorial Grijalbo, México, 157 pp. 5.- Nuñez Tenorio, J.R. Introducción a la Ciencia. Ed. Vadell Hermanos Editores. Caracas, 183 pp. 6.- Szilasi, W; 1956. ¿Qué es la Ciencia? 3ra. Edición en español. Fondo de la Cultura Económica. México. 142 pp. 41 PRACTICA N°4 DIVERSIDAD BIOLÓGICA La vida en nuestro planeta está representada por sistema muy sui generis, dado que presenta una regularidad plenamente determinada para las condiciones terrestres, a diferencia de los fenómenos físicos y químicos que son universales. Se caracteriza por una asombrosa cantidad, variedad y diversidad de formas. En la actualidad se han descrito más de 1.200.000 especies. Para estudiar estos sistemas biológicos, fue necesario establecer un orden dentro del “desorden”, creado por esa inmensidad de formas, esto se ha logrado clasificándolos. Los organismos semejantes se han ubicado dentro de un mismo grupo, por supuesto tomando en consideración cierto tipo de características: Morfológicas externas y/o internas, genéticas, histoquímicas, metabólicas, reproductivas, de comportamiento, ecológicas, etc. Al principio se usaron criterios variados, dependiendo de los autores y del momento histórico, organismos terrestres, aéreos, acuáticos; o europeos, africanos, americanos, etc. El manejo de los criterios permitió posteriormente clasificar los organismos vivos dentro del reino vegetal o animal. A los organismos problemáticos, con características mezcladas se les ubica dentro del reino que pareciera más apropiado, por ejemplo, los hongos fueron clasificados como vegetales. El descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII complicó el problema de clasificación. Pero en 1758, Carlos Linneo presentó su trabajo Sistema Nature, el cual normalizó y permitió unificar a nivel internacional unos criterios de clasificación (El estudiante debe conocer cuáles son los criterios de clasificación y las categorías básicas de este sistema). A mediados del siglo pasado, el biólogo alemán Hacckel sugirió un tercer reino, el protista, que agrupara a los organismos intermedios con características cruzadas entre los reinos Vegetal y Animal, por ejemplo, las bacterias y algas verdi-azules. Para 1969, R.H. Wittaker propuso clasificar a los sistemas biológicos en cinco reinos, una clasificación que también resulta arbitraria, aunque la distribución se corresponde bastante bien con las relaciones naturales de los grupos. En esa clasificación los organismos se distribuyen en tres reinos: Monera, Protoctistas y Hongos; a los cuales hay que agregarles el reino Vegetal y Animal. Dependiendo de grado de complejidad de la estructura celular, los sistemas biológicos pueden ser clasificados en organismos procariontes (reino Monera) y organismos eucariontes (reinos Proctoctistas, Hongos, Vegetales y Animales). Es conveniente señalar que el sistema de clasificación de los organismos vivos varía cada vez más, dado que se están utilizando nuevos criterios los cuales han permitido precisar de una mejor manera el concepto de Especie. 42  En los últimos años se han venido aplicando criterios tales como patrones de comportamiento, composición molecular (tipos de proteínas, por el método de electroforesis), comparación de las similitudes en el ADN, etc. Es importante señalar que los diagramas taxonómicos (claves de clasificación), han comenzado a ser utilizados a través de las computadoras; lo cual nos permite predecir que la tarea de un futuro taxónomo, cuando consiga una nueva especie; será elaborar un programa de identificación que alimente a la computadora. Pero, independientemente de los nuevos criterios que se están utilizando, el mecanismo de identificación, bien sea de manera personal o con ayuda de la computadora, es el mismo: la utilización o aplicación de un sistema binario de caracteres. Nosotros utilizaremos, para los efectos de identificación, diagramas taxonómicos (claves) que se basan en criterios morfológicos. OBJETIVOS: 1. Observar seres vivos en toda su diversidad. 2. Organizar seres vivos en un sistema de clasificación sencillo. 3. Aplicar los conceptos de analogía y homología. 4. Aplicar las reglas generales de la nomenclatura biológica. 43 PARTE A EJERCICIO N°1 DIVERSIDAD DE MICROORGANISMOS: Existe un mundo de microorganismos, los cuales son demasiados pequeños para ser observados a simple vista. Estos organismos también tienen características distintas. Mediante observaciones repetidas, podrán describirse sus diferentes aspectos, detalles y formas de vida y, de este modo, aprender a distinguirlos. Se preparará en el laboratorio un pequeño ambiente acuático y se observará qué tipo de microorganismos prosperan bajo las condiciones establecidas. MATERIALES: - 1 frasco mediano - Agua estancada - Pedazos de hojas secas - Grama seca - Tijera de jardín - Lápiz de cera 1. Preparar con el material arriba indicado, con una (1) semana de anticipación, un medio de cultivo para luego ser observado. Colocando en el frasco pedazos de hojas, grama y tierra hasta 1 cm de altura. Llene el frasco con agua estancada. Márquelo con su nombre y fecha. 1.1. Examine al microscopio con pequeño y mediano aumento, una gota de agua estancada. Tome nota de sus observaciones y haga dibujos esquemáticos de las formas que observe (si es necesario observe más gotas). Estos datos le servirán para establecer comparaciones con las próximas observaciones. 44 3. Cubra el frasco con una tapa y manténgalo en un sitio iluminado. 4. Después de una semana de haber montado el experimento, examine al microscopio una o varias gotas del frasco con menor y mediano aumento. 1.2. Haga un dibujo esquemático de cada una de las diversas formas de organismos presentes. 1.3. Estime el número de diversas formas presentes. Compárelo con la observación inicial de la semana anterior. 1.4. Marque con el número 1 el dibujo del tipo de microorganismo más abundante en sus preparaciones. Con el número 2, el segundo en abundancia, y así sucesivamente. 1.5. Utilice los dibujos de la página siguiente para identificar algunos de los organismos observados. 1.6. Recolecte ejemplares de animales de diversos tipos y tráigalos a la próxima práctica. 45 Fig. 2.7. Algunos organismos comunes en agua dulce estancada. Tomado de B.S.C.S. 1974 46 PARTE B EJERCICIO N°1 DIVERSIDAD ANIMAL: Debido a que existen muchos organismos, los procedimientos para identificarlos son difíciles. La clave es uno de los métodos que se utilizan en la identificación biológica, constituyendo un instrumento del análisis taxonómico. Hay diferentes tipos de clave. En esta práctica utilizaremos la llamada clave dicotómica. El término dicotómico significa división en dos partes, y describe las clases de elecciones que debemos hacer cuando se usa una clave de este tipo. MATERIALES: - Material didáctico: láminas, modelos, textos. - Esqueletos de animales. - Animales vivos y preservados. - Claves para identificar animales. 1. OBSERVACIÓN DE ESPECIMENES ANIMALES. Usted encontrará varios grupos numerados con uno o más especímenes, bien sea vivo o preservado. Algunos de los especímenes preservados pueden estar parcialmente disecados, de modo que le es posible hacer observaciones necesarias (el profesor le indicará el número de grupos a observar y el punto de partida, y le explicará los términos que pueden ser poco familiares). Se le asignará un tiempo definido para realizar la observación y recopilar los datos requeridos en cada grupo. Usted debe considerar si el tipo de animal que estudia es invertebrado o vertebrado. Si es invertebrado anote en uno de los espacios bajo el título “Nombre común del animal” en la tabla 1 (el número, el serial o código) de cada uno de los ejemplares en estudio. Si es vertebrado haga lo mismo, pero en la tabla 2. A la izquierda de cada tabla hay una lista de las características que se deben observar, cada sección incluye dos o más características. Después de estudiar el espécimen, indique las características que usted observa, colocando una equis (X) en el espacio apropiado y en caso contrario, dejar el espacio en blanco o vacío (ver páginas anexas): 47  Nombre común del animal TABLA N°1 INVERTEBRADOS Presente Esqueleto Ausente Bilateral Simetría del Radial cuerpo Ausente Patas Presentes, 3 pares articuladas Presentes, 4 pares para Presentes, más de 4 pares desplazarse Ausentes Segmentación Presente del cuerpo Ausente Presentes Tentáculos Ausentes Presentes, 2 o más pares Antenas Presentes, 1 par Ausentes Presente Cefalización Ausente Protoplasmático Celular Nivel de Tisular organización Orgánico Sistema de órganos 48  Nombre común del animal TABLA N°2 VERTEBRADOS (Phyllum Cordados) Presencia de escamas Estructura de la Presencia de plumas piel Presencia de pelos Ninguna de las anteriores Óseo Esqueleto Cartilaginoso Presencia de patas: Dos: Cuatro: Apéndices Presencia de alas Presencia de aletas Ninguno de los anteriores Presentes Dientes Ausentes CLASE 49  2. USO DE LA CLAVE: La información que usted recopiló en la tabla 1 y ayudado con la clave 1, lo capacitará para determinar el Phylum al cual pertenece cada uno de los animales invertebrados que estudió. La clave consta de un par de elecciones una opuesta a la otra, asignada con un número y una letra (a o b). Para su manejo empiece con el primer par de elecciones al principio de la clave, 1a y 1b. Ejemplo: Si el animal que estudia tiene simetría radial y es de cuerpo blando, con tentáculos; siga por la primera línea hacia el lado derecho de la clave y encontrará que dice pase al 2, vuelva a la tercera línea y ésta le indicará que el ejemplar en estudio pertenece al Phyllum Celenterados. Esta misma información debe usted anotarla en la columna apropiada de la parte inferior de la tabla 1. Si el animal no tiene simetría radial siga por la quinta línea, hacia la derecha y encontrará que debe pasar a las elecciones 3a y 3b de la siguiente sección de la clave. Luego que haya determinado el Phyllum a que pertenece cada uno de los invertebrados de la tabla 1, utilice la Clave 2 para determinar la Clase de cada uno de los vertebrados de la tabla 2. CLAVE 1. CLAVE DICOTÓMICA PARA PHYLA DE INVERTEBRADOS SELECCIONADOS 1 a - Simetría del cuerpo, radial ………………..……………………………………….…………… pase al 2 b - Simetría del cuerpo, n radial...………………………………….………….……………...… pase al 3 2 a - Presencia de tentáculos, cuerpo blando ………………..…..……….. Phyllum Coelenterata b - Ausencia de tentáculos, cuerpo duro y rugoso ……………….... Phyllum Echinodermata 3 a - Presencia de exoesqueleto ……………………………………..……………………………... pase al 4 b - Ausencia de exoesqueleto ……………………………………...……………………………… pase al 5 4 a - Presencia de patas articuladas ………………………..….………………... Phyllum Arthropoda b – Ausencia de patas articuladas ……………………..…………………………… Phyllum Mollusca 5 a - Cuerpo segmentado …………………………………………..…………………….. Phyllum Annelida b - Cuerpo no segmentado …………………………………….…………….……… Phyllum Nematoda 50  CLAVE 2. CLAVE DICOTÓMICA PARA LAS CLASES DE SUBPHYLUM VERTEBRATA 1 a - Presencia de pelos ………………..………..……………………..…………………… Clase Mammalia b - Ausencia de pelos...…………………………….……………………………………………....… pase al 2 2 a - Presencia de plumas …………………..……….…………………………..………………..... Clase Aves b - Ausencia de plumas …………………………….……………………………………………….... pase al 3 3 a - Presencia de mandíbulas ………………………….………………….………………………... pase al 4 b - Ausencia de mandíbulas ……………...…………….…………………..……………… Clase Agnatha 4 a - Presencia de aletas pares ………………………….…………………………...……………... pase al 5 b - Ausencia de aletas pares …………………………….………………..………………………… pase al 6 5 a - Esqueleto óseo ……………………………………...………………….………….. Clase Osteischthyes b - Esqueleto cartilaginoso ………………………….....……..………………..… Clase Chondrichtyes 6 a - Presencia de escamas dérmicas ………..……………………………………………… Clase Reptilia b - Ausencia de escamas dérmicas ……………….…………….……………………… Clase Amphibia NOTA: MATERIAL BIOLÓGICO PARA TRABAJAR CON ESTA CLAVES Anémona de mar, erizo de mar, ata, ratones, gatos, paloma, pollo, pájaros, medusas, saltamontes, cucarachas, caracoles, chipichipi, jaiba, cangrejos, lombriz de tierra, Nereis, Ascaris, sapo, corocoro, cazones, culebra, iguana, lagartijo. ORGANIZACIÓN DEL REINO ANIMAL: A pesar de la gran diversidad de formas, el reino animal presenta una secuencia evolutiva lógica que en general puede ser aclarada, basándose en las evidencias aportadas por la Embriología, las cuales en muchos casos nos permiten formular hipótesis con respecto a su Filogenia. Para poder, en cierto modo, ordenar la diversidad en una secuencia evolutiva se recurre a menudo a agrupaciones artificiales las cuales nos corresponden a la verdadera clasificación del reino, y estas se basan en características embrionarias y morfológicas comunes entre grupos y Phylum, tomando en cuenta que en el reino animal se presentan diversos grados de organización llamados también NIVELES DE ORGANIZACIÓN, los cuales van desde el más simple (protoplasmático) hasta el más complejo (sistema de órganos). 51 ESQUEMA DEL REINO ANIMAL: REINO ANIMAL SUBREINO: PROTOZOA PHYLUM: PROTOZOARIO SUBREINO: PARAZOA PHYLUM: PORIFERA SUBREINO: METAZOA SUPERGRUPO: DIBLASTICO GRUPO: RADIATA PHYLUM: COELENTERATA O OMIDARIA PHYLUM: CTENEPHOROS SUPERGRUPO: TRIBLASTICO GRUPO: BILATERARIO SUBGRUPO: ACELOMADO PHYLUM: PLATYHELMINTHES SUBGRUPO: PSEUDOCELOMADO PHYLUM: GASTOTRICHA PHYLUM: ASCHELMINTHES PHYLUM: ROTIFERA PHYLUM: KINORHYNCHA PHYLUM: SEMATHOMORPHA PHYLUM: ACANTHOCEPHALA PHYLUM: GNATHOSTOMULIDA SUBGRUPO: CELOMADOS INFRAGRUPO: ESQUIZOCELOMADO RAMA: PROTEROSTOMADO PHYLUM: ARTHROPODA PHYLUM: ANNELIDA PHYLUM: MOLLUSCA INFRAGRUPO: ENTEROCELOMADOS RAMA: DEUTEROSTOMADO PHYLUM: EQUINODERMO O ECHINODERMATA PHYLUM: HEMICORDADO PHYLUM: CHAETHOGNATA PHYLUM: CORDADOS O CHORDATA SUBPHYLUM: TUNICADOS SUBPHYLUM: CEFALOCORDADOS SUBPHYLUM: VERTEBRADOS 52  ALGUNOS ANIMALES MÁS COMUNES UBICADOS EN PHYLLUM, CLASES Y ESPECIES PHYLLUM CLASES ESPECIE (EJEMPLO) Rhizopoda o sarcodina Amoeba Mastigophora o Flagellata Euglena Sporozoa Monocystis Protozoa Plasmodium Ciliata o Infusoria Paramecium Didinium Suctoria Podophyra Calcispongiae o Calcarea Scypha Hyalospongias Leucosolenia Hexacantinelida Euplectella Desmospongiae Clion-spongilla de agua Porífera dulce Spongia Todas las esponjas del baño) Hydrozoa Obelia Scyphozoa Aurelia (Medusas) Antozoa Metridium Coelenterata Anthopleura Anémona de mar Actininia Turbelaria Euplanaria (Dugesia) Tremátoda Fasciola Platyhelminthes Schistosoma Cestoda Taenia Aschelminthes Nemátoda Ascaris (lombriz intestinal) Oligochaeta Lumbricus (lombriz de tierra) Polychaeta Neanthes (nereis) vive en Annélida arena Poliquetos tubicuolas Hirudínea Sanguijuela 53  PHYLLUM CLASES ESPECIE (EJEMPLO) Crustacea Cangrejos Jaiba Camarones Diplopoda Milpiés Artrópoda Chilopoda Ciempiés Arachnida Arañas Insectos Moscas Mariposas Saltamontes Cephaloda Calamares Pulpos Gasteropoda Caracoles Pelecypoda Chipichipe Mollusca Ostras Pepitonas Anphineuro Chitón o Cucaracha de mar Scaphopoda Colmillo de mar Echinoidea Erizo de mar Locha de mar Asteroidea Estrella de mar Echinodermata Ophiuroidea Estrella araña Holotiuroidea Pepino de mar Crinoidea Lirio de mar Osteichthyes Corocoro, pargo, mero, lisa, sardina. Chondrichtyes Cazón, tiburón, raya. Lampreas Anfibia Sapo, rana, salamandra Reptiles Culebras, lagartos, Cordados iguanas, tortugas, morrocoy, caimán. Aves Pollo, palomas, patos, garzas, pájaros. Mamíferos Murciélagos, perro, gato, hombre, ratón. 54 EJERCICIO: Interprete el concepto de homología y analogía que tiene su texto. Compare a continuación los organismos que le suministre el profesor y diga cuales estructuras son homólogas y cuáles son análogas. Lea, interprete y analice con sus compañeros algunos artículos del código internacional de Nomenclatura señalados por su profesor. TÉRMINOS QUE DEBEN SER CONSULTADOS: -Simetría -Simetría bilateral -Segmentación -Cefalización -Nivel de Organización -Taxonomía LECTURAS RECOMENDADAS Storer Tracy L. y Usinger Robert, L. (1961). Zoología General. Cap 15. Clasificación y Nomenclatura. Weisz, Paul B. (1971). La Ciencia de la Zoología. Capítulo 17. Tipos de animales: forma y partes del cuerpo. Págs. 160. NOTA: LAS TABLAS FUERON TOAMADAS DEL LIBRO: BIOLOGÍA “EL HOMBRE Y SU AMBIENTE” (A estas se le hicieron algunas modificaciones) 55 56