Libro2Cap4Biologia

CAPITULO 4
EXPERIMENTOS
DE
a
i
g
o
l
o
i
b
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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BI ODI GE ST OR C ASE RO
El aparato que vamos a construir usa una botella grande de 18 litros como el biodigestor. Una
mezcla de agua y desechos animales producirá el metano, el cual recogeremos en un globo de
goma o de plástico. El frasco de 18 litros funciona como el estómago de un animal vivo y le da
a las bacterias que producen el metano el ambiente cálido y húmedo que necesitan.
MATERIALES
- Botella de plástico de 18 litros.
- Globo de goma extra grande o Pelota inflable.
- Conector T de acuario
- Manguera para acuarios
- Válvula para acuarios (con llave)
- Un corcho que quepa en la boca de la botella
- Un mechero bunsen
CONSTRUCCION
Primero debemos preparar el sistema de
recolección de biogas.
1. Cortamos unos 20 cm de la manguerita
de plástico para acuario, luego insertamos uno
de los extremos en el lugar por donde se infla la
pelota de goma y sellamos lo mejor posible. En
la foto se puede ver un globo plateado que tiene
una pequeña manguerita por la cual se sopla
para inflarla.
2.
Co mp ro bamo s si al sop la r po r l a
manguerita el globo se infla sin problema.
Luego, tomamos el corcho y le hacemos un
agujero en el centro para luego colocar en éste
el conector T para acuario. Lo aseguramos con
silicona caliente.
3.
Ahora conectamos otro trozo de 40 cm
de manguera de plástico para acuario a una
llave para acuario. Esta sirve para cerrar o abrir
la provisión de aire del acuario y nos servirá
como llave de paso para el metano. En la foto
usamos una llave de gas de cocina, la cual sin
embargo es muy grande.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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4. En el dibujo al lado se puede ver como se
Válvula
hacen las diferentes conecciones. Notaremos que
hemos usado unos conectores que son tubos de
cobre, que son los recomendados, pero son
caros y di fíci le s de co nsegu ir. To da s la s
conecciones se pueden hacer por medio de
mangueras de acuario que son bastante gruesas
y resiste ntes. El glo bo o pel ota de goma
simplemente sirve como recipiente del gas e
impide que el frasco se rompa con la presión de
éste primero. Uno de los extremos de la válvula
se conecta a una manguera sujeta a un mechero
bunsen en el cual se quema el gas. También se
puede usar una pequeña cocina a gas.
Tubos de goma
Adaptador T
Tubo de Cobre
Corcho
Tapa
Tubo de goma
Globo
PREPARACION DE LA MEZCLA
Primero debemos cortar una botella de gaseosa
de scartabl e para hacer un gran embu do,
colocamos este en la boca del frasco biodigestor
y vertemos un poco de estiércol. Usamos un palito
para empujar el estiércol si este se bloquea en el
embudo. Debemos hacer que llegue hasta la
cuarta parte de la botella como máximo. Luego
vertemos agua hasta que llegue casi al cuello de
la botella, pero sin bloquear la boquilla del
conector T que está en el corcho.
Con un palo largo removemos la mezcla de agua
y estiércol dejando que escape cualquier burbuja
d aire que haya quedado atrapada. Finalmente
tapamos la botella con el corcho y colocamos el
biodigestor en un lugar cálido como una ventana
o al lado de un calentador. Si se coloca en una
ventana, debemos tapar o pintar la botella de
negro para evitar que crezcan algas en el interior. Al cabo de unos días notaremos que el globo
o la pelota se comienza a inflar, lo que denota
que se está produciendo gas metano. Debemos
tratar a este gas con mucho cuidado, pues se
inflama fácilmente. En la foto se puede ver el
aparato terminado en pleno funcionamiento.
Hacemos notar que se usó un globo de mylar
(pl ate ad o) qu e se ven de el d ía d e lo s
enamorados.
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COMO HACER PARA ESCUCHAR
A UN PEZ ELECTRICO
Escuchando
Es cuchando al pez nariz de Elefante
En casi todos los acuarios se puede encontrar
una criatura especial men te maravill osa
ll ama da Pe z N ari z d e Ele fa nte o más
propiamente: Gnathon emu s petersii , un
miembro de la familia de los Mormiridos.
Aparte del interés por la “pinta” del animalito,
hay un aspecto más facinante: emite pulsos de
electricidad en el agua con los cuales puede
localizar comida, otros peces y a su pareja. Es
simple escuchar estas señales eléctricas con
equipo sencillo y barato como un audífono
piezoeléctrico o un pequeño amplificador. Un
audífono piezoeléctrico es un dispositivo
simple, aunque en desuso hoy en día se lo usa
en los receptores de radio a cristal. Se lo
inserta en el oído y es muy sensible a las
señales eléctricas, por lo que es perfecto para
detectar las señales eléctricas que emite el Pez
Nariz de Elefante para convertirlas en sonido.
MATERIALES
PROCEDIMIENTO
Se hace lo siguiente:
Toma los electrodos de bronce, córtalos a
l a me di da ad ecu ad a, e s de ci r, q ue
sobresalgan unos 10 cm del borde del acuario,
luego suelda alos xtremos los cables del
audífono.
Para escuchar al pez simplemente
sumerge uno de los cables del audífono en un
Acuario
extremo del tanque de agua y el cable restante
en el otro extremo del tanque, luego coloca el
Electrodos de bronce (para soldar)
audífono en tu oreja. Si el pez está quieto los
Audìfono piezoeléctrico
pulsos se escuchan de vez en cuando. Pero si
se mueve se incrementa la frecuencia de los
Amplificador
pulsos hasta que se oye casi un zumbido. Esto
ocurre porque al moverse el pez, necesita más
Cables de conexion
información del ambiente para poder navegar.
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Usa los pulsos como un sonar para evitar
obstáculos, encontrar comida, evitar a los
depredadores y para localizar otros miembros
de su especie. Para que la señal se escuche
más fuerte necesitarás un amplificador. Un
estéreo tiene usualmente una entrada auxiliar
o para el to cad isco s qu e pue des u sa r.
Simplemente conecta unos cables y pon los
dos cables dentro del tanque de agua de la
misma forma en que hiciste anteriormente. La
foto muestra un pequeño amplificador a pilas.
De Donde Vienen las Señales
Con ayuda de un osciloscopio o tarjeta de
sonido de una computadora podemos capturar
la señal y observar el gráfico que produce, tal
como te mostramos abajo.
Un cable va a la entrada del amplificador y unos
conectores del tipo quijada de caimán se
aseguran a dos trozos de electrodos de bronce
que se introducen al agua a la izquierda y
derecha del tanque. El pez se ha colocado
temporalmente en un acuario pequeño para
que la fotografía sea más fácil de tomar. Con
el ampli ficador, varia s p ersonas puede n
escuchar a este pez.
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Abajo se puede ver uno solo de los pulsos.
Coloca un micrófono en el amplificador para
captar los sonidos a una tarjeta de sonido de
una computadora y examina los gráficos en
detalle.
El Organo Eléctrico
E léctrico
El órgano eléctrico del Pez Nariz de Elefante
es claramente visible en esta foto, es el par de
bandas blancas que va entre las aletas en el
medio del cuerpo.
En la foto de al lado se ve el órgano que emite
las senales, es un músculo modificado. Los
pe ces son mu y se nsib le s a pe qu eñ as
can tid ad es d e co nt amin an te s en su
medioambiente; en Alemania se usa el Pez
Nariz de Elefante para detectar cantidades
muy pequeñas de plomo y tricloroetileno en el
agua de abastecimiento de las ciudades.
Como las descargas eléctricas son tan fáciles
de detectar y monitorear con una computadora,
es un método más barato que las pruebas
químicas y se puede hacer en forma continua.
El número de descargas por minuto decae
considerablemente cuando el nivel de las
imp ureza s se e le va, in clu so a n ivel es
considerados muy por debajo de lo peligroso.
gato eléctrico de China, el Parasilurus asota.
Son grandes peces con poderoso órganos
eléctricos que usan para atontar a su presa y
a lejar a los de pred adores. Otros peces
eléctricos son como el pez Nariz de Elefante,
en los que las descargas eléctricas son muy
pe queñas y se usan para navegación y
comunicación. De la misma familia (llamados
peces mormyriformes) que el pez Nariz de
Elefante hay otras especies como Pollimyrus
isidori, Gymnarchus niloticus, y Brienomyrus
brachyistius. Otra familia de descargas débiles
son los sudamericanos gymnotoides tales
como Hypopomus artedi, Sternopygus, y
Eigenmannia. Mientras que elHypopomus
produce pulsos como el Pez Nariz de Elefante
l os o tros produ ce n o nda s sinu soi dal es
Otros Peces Eléctricos
continuas. Los peces gymnotoides de Sud
y
Los más conocidos son la Anguila Eléctrica de Amé ri ca Ei ge nman ni a vi rescen s,
Sud América Electrophorus electricus, y el pez Apteronotus albifrons son fáciles de conseguir
Gato africano Malopterurus electricus. Otro en los acuarios de peces tropicales. Todos
famoso pez eléctrico es la Manta Raya del ellos emiten ondas continuas, en vez de
pulsos..
Mediterráneo Torpedo torpedo. Hay un pez
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MICROSCOPIO
CON ESFERA DE VIDRIO
INTRODUCCION
El microscopio es un instrumento que te
permite visitar las cosa s muy pequeña s,
aquellas que incluso no puedes ver a simple
vista y cuya existencia se ignoraba hasta la
invención de este. Te invitamos a construir un
sencillo microscopio que te permitirá investigar
en el mundo del microcosmos.
Nuestro microscopio se basa en uno muy
antiguo inventado por un científico aficionado
del siglo XVII llamado Anton van Leeuwenhoek.
Como su antecesor, nuestro microscopio está
basado en un sólo pero poderoso lente.
OSC
OP
EL
M
MII CR
CROS
OS
C
COP
OPIIO
O
LE EUWENHOEK
LEE
UWE NHOEK
UWENHOEK
E
DE
D
Una g ran pa rte de lo s descu bri mi entos
científicos en el siglo pasado ( y aún hoy en
día) fueron hechos por aficionados.
Leeuwenhoek era un simple vendedor de
telas. Utilizaba para su trabajo pequeñas
“perlas de cristal” para examinar las telas en
de tal le . N in gu no de lo s co le ga s de
Leeuwenhoek tuvo la idea de observar otros
objetos porque tal vez pensaron que no valía
la pena hacerlo. Si embargo Leeuwenhoek,
tenía una natural e insaciable curiosidad y
comenzó a observar todo a su alrededor.
Examinó saliva, sangre, agua estancada,
vinagre, cerveza y muchas otras cosas. Todas
el la s era n in tere san tes, pe ro e l ag ua
estancada (cuanto más sucia mejor) fue el
mejor objeto de estudio. Descubrió y examinó
muchos microorganismos. Mandó reportes a
la Academia de Ciencias de Inglesa, la Real
Sociedad de Londres, quienes distribuyeron
estos reportes y todo el mundo se enteró de
estos descubrimientos.
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Por tanto el fundador de la microbiología fue
un simple aficionado a la ciencia, pero la
comunidad científica se dio cuenta de la
importancia de estos descubrimientos sólo
d espu és d e dé cad as. Para ob ten er
ampliaciones más grandes, Leeuwenhoek
hizo lentes cada vez más pequeños, llegando
a fabricar lentes de 1 a 2 mm de diámetro.
Estos lentes son difíciles de sujetar y enfocar y
para evitar estos problemas Leeuwenhoek los
sujetaba entre dos placas de bronce. Colocaba
lo que quería observar en la punta de un tornillo, de manera que podía regular en forma
precisa la distancia entre el objeto y el lente el
ob se rvado r ten ía que a cercar e l ojo a l
instrumento y mirar a través del lente.
Este instrumento estaba compuesto de un solo
lente. Por la gran curvatura de la lente, éste era
muy poderoso y permitía magnificaciones de
más de 300X casi tanto como un microscopio
mod ern o. Este mi cro sco pi o se l la ma
“microscopio simple”, porque está formado por
un sól o le nte . Al mi smo tie mpo qu e
Leeuwenhoek, un físico inglés llamado Robert
Hooke, había construido un microscopi o
compuesto, es decir, hecho de dos lentes: el
objetivo (que va abajo) y el ocular (por donde
se mi ra ). Sin e mb argo la s técni ca s d e
fabricación de los lentes no era perfecta y por
tanto estos microscopios tenía serios defectos
ópticos, lo que los hacía menos efectivos que
los microscopios simples. Solo en la primera
mitad del siglo XVIII se perfeccionaron los
microscopios compuestos.
L ee uwe nh oe k con struyó cie nto s d e
microscopios y algunos de estos aún existen y
se co nse rva n en muse os (fi g. 1).
Esencialmente, este instrumento no era fácil
de usar y no tenía un sistema de iluminación.
NUESTRO MICROSCOPIO Y EL DE
LEEUWENHOEK
importantes mejoras. Adaptó el uso de los
portaobjetos y le puso un espejo movible para
la iluminación. La más importante innovación
de Stong es la construcción de los lentes.
Mientras que Leeuwenhoek pulía los diminutos
lentes biconvexos en forma manual, Stong
usaba un procedimiento mucho más simple
que se basaba en la tensión superficial del
vidrio fundido para obtener lentes esféricos
muy precisos. Trabajaba con varillas de vidrio
y un mechero bunsen, con los cuales obtenía
muy buenos lentes. Algunos de los gráficos que
verás en esta nota son del cita do autor
norteamericano.
En la revista “Scienza & Vita” de diciembre
del ’93, se puede ver un microscopio hecho
en base al de Stong, pero con un mecanismo
diferente y otro tipo de sistema de iluminación.
Este mi cro sco pi o p ue de l le ga r a
En los años 50, en la Revista “Scientific Ameri- magnificaciones de hasta 200X. Lo que lo
can ” , D .L. Sto ng re de scu brió el vi ejo hace muy útil en el campo, para su uso por los
profesores de biología.
microscopio de Leeuwenhoek y le dio
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CONSTRUCCIÓN
MICROSCOPIO
DEL
El microscopio que vamos a construir se puede
d ivid ir
en
cua tro
pa rt es:
-La
pa rte
ó pti ca
El
a pa rato
de
en fo qu e
- La estructura de soporte o portaplatina
- El sistema de iluminación
Para que tengas una mejor idea, puedes ver
las figuras 1 y 2, si deseas puedes hacer
modificaciones. Nosotros ya hicimos muchas,
algunas de las cuales te contaremos luego.
La parte óptica está formada por la lente u
objetivo. En este caso una esfera de cristal con
un diámetro de unos 1.2 mm a 2.5 mm que
funciona como una lupa. Es muy poderosa y
debe ser mantenida a una distancia de unos
pocos milímetros de los objetos que deseamos
observar.
COMO HACER EL LENTE
Para fabricar el lente necesitas (fig.4) una
varilla de vidrio con un diámetro de unos 3 mm
a 5 mm, un mechero Bunsen y un par de pinzas.
Para reducir la formación de burbujas de gas
en las esferas de vidrio, debes lavar bien la
varilla de vidrio con agua y jabón. Evita tocar
con las manos la parte central de la varilla.
Luego de ajustar la llama del mechero Bunsen,
calienta la parte central de la varilla mientras
la haces girar entre los dedos. Cuando el vidrio
esté lo suficientemente caliente y blando, quita
de la llama y jala con firmeza con ambas manos
hasta obtener una varilla de unos 0.3 m. Rompe
la varilla con las pinza por el medio, sin tocar
con los dedos. Luego acerca a la llama la varilla
delgada y notarás que se produce una esferita,
déjala en la llama hasta que tenga un tamaño
de 1.5 mm a 2 mm. Luego saca de la llama y
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deja que la esfera se enfríe. Ahora rompe la
varilla a unos 10 mm de la esfera. Usarás esta
colita para pegar la esfera en su lugar. Lo que
garantiza la forma esférica de la bolita es la
tensión superficial del vidrio fundido.
Habrán rastros de hidrocarburos en la esfera
de vidrio que fabricaste, por lo que tendrás que
limpiarla con alcohol y un papel suave. El poder
de ampliación de l objetivo es mayor cuanto
menor es su tamaño.
Aunque la fuerza gra vitaciona l tien de a
deformar la esfera, para obtener lentes de
bu en a ca li dad de be s ma nte ne r l as
dimensiones que te damos. Deberás preparar
unas 10 esferitas, luego las examinas con una
lu pa p ara escog er l a q ue te ng a l as
dimen sio nes ad ecuada s y que esté si n
burbuj as de aire y otras imperfeccione s.
Habrán rastros de hidrocarburos en la esfera
de vidrio que fabricaste, por lo que tendrás que
limpiarla con alcohol y un papel suave. El poder
de ampliación de l objetivo es mayor cuanto
menor es su tamaño.
Có mo pue de s d ete rmin ar su po der de
amp liación? Si mple mente re suel ve esta
ecuación: I=333/d, donde I es el poder de
ampliación y d es el diámetro de la esfera
expresado en milímetros. Por ejemplo para una
esfera de 1.66 mm de diámetro tendremos una
ampliación de 200 X
MECANI SMO
ENFOQUE
DE
Como necesita mos enfo car co n mucho
cuidado, el lente está sujeto a una lámina de
metal conectada a dos tornillos. El primero
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sirve para el enfoque y el segundo para el
a ju st e
fi no .
El objetivo (lente) se coloca en una de las
láminas sobre un agujero. En la fig. 3 se ven
las dimensiones. La forma en U le da a las dos
lá min as
e stab il id ad .
Como puedes ver en las figuras 2 y 3 la base
del objetivo está curvada para darle más
estabilidad.
LA PORTAPLATINA
La portaplatina es simplemente una caja de
madera con dos aberturas a los lados. Está
sujeta con pegamento y clavos. La parte de
arriba debería tener un material como Formica,
pero no es muy necesario. Lo que sí debes
hace r es un agujero de unos 10 mm d e
diámetro para que pase la luz del iluminador.
También debes hacer dos agujeros para los
tornillos.
SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Esta es una parte crítica, porque una buena
iluminación nos permitirá observar los objetos
con nitidez. La luz del sol no sirve, así que es
mejor usar un pequeño foco de linterna.
MONTANDO EL OBJETIVO
El objetivo debe ser pegado bajo la lámina de
e nfo qu e e n e l a sie nto cón ico (f ig 3).
Para pegar el lente coloca un poco de pintura
para uñas en la colita (fig. 5). Sin tocar el lente
con los dedos, debes presionarlo un poco
hacia abajo para eliminar espacios, de hecho,
si pasa algo de luz por los bordes, la nitidez
de la imagen se reduce bastante.
USO DEL MICROSCOPIO
Este instrumento sirve para observar objetos
transparentes. Por esta razón es mejor escoger
objetos pequeños y transparentes. Debes
colocar el objeto en una portaobjeto y taparlo
con un cubreobjeto (fig. 6). Ten cuidado al bajar
el lente, no debe mojarse ni ensuciarse.
Enciende el iluminador, coloca al centro el
objeto y coloca tu ojo tan cerca como sea
posible del lente. Ahora enfoca con los tornillos hasta que se vea bien la imagen (fig. 7).
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MICROSCOPIO ELECTRONICO
(IMAGE NE S EN LA COMPUTADORA)
Esta es una guía que permite construir, paso a paso, un microscopio USB. No hace falta ser
un experto de la electrónica para conseguirlo, ni tampoco disponer de herramientas especiales.
Solo hace falta una webcam USB de las más baratas, un LED blanco de alto brillo, un resistor
y ganas de trabajar un rato. Si te animas, en aproximadamente una hora puedes tener tu
microscopio conectado al computador.
En realid ad, lo que vamos a hacer es
substituir el ojo humano por la cámara web.
Para ello, necesitamos en primer lugar
desarmar la webcam, descartando la “cascara” plástica que la protege. Solo nos hará
falta la placa electrónica y el dispositivo
óptico que hay en su interior. Para desarmar
la cámara solo necesitaras un destornillador
y un par de minutos.
Una vez hayas desarmado la webcam, quizás
qui era s pro te ger los circu itos del lad o
opuesto a la lente. Puedes utilizar alguna resina o pegamento plástico, siempre y cuando
no sea conductor de la electricidad (la gran
mayoría de ellos no lo son).
El paso siguiente consiste en tomar el cable
que une nuestra webcam con el ordenador y
practicarle un corte a la funda que protege
los conductores internos. Esta abertura, de
unos 4 o 5 centímetros a lo largo del cable
nos permitirá acceder a los cuatro cablecillos
que hay en su interior. Veremos que uno de
ellos es de color rojo, y otro negro. Estos dos
cables corresponden a los +5V y GND del
puerto USB. Los utilizaremos para alimentar
el LED blanco de alto brillo que iluminará la
muestra que queremos ver en el microscopio.
Este LED debe conectarse eléctricamente a
estos cables mediante una resistencia en
serie, ya que un LED típicamente funciona
con una tensión cercana a los 3V, y este conductor posee 5V. Una resistencia de 1/8 de
watt y 220 ohm se encargará de reducir la
tensión para que el LED no se dañe.
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A la hora de realizar las conexiones hay que tener cuidado de que el terminal más largo del LED
sea el que se une al cable rojo. Caso contrario, no encenderá. Con esto terminamos las
modificaciones de la webcam.
Solo nos resta fijar la cámara y el LED sobre el microscopio. Deberemos fijar la lente de la
cámara (sin separarla de la electrónica de control) al extremo del microscopio. Esta cámara
reemplazará a tu ojo, y enviara las imágenes al ordenador. El LED se coloca debajo del soporte
que sostiene las muestras a analizar. Seguramente deberás usar más pegamento o alguna
cinta adhesiva para fijar todo. Tomate tu tiempo, de manera que todo quede firme y no demasiado
desprolijo.
Una vez que hemos hecho esto, conectaremos el cable de la cámara al puerto USB del
ordenador. Utilizando el mismo programa que empleabas para ver tu bonita cara en la pantalla
del PC podrás ver lo que pongas en el portaobjetos del microscopio. Es posible que debas
hacer algunos ajustes con los controles del microscopio para que la imagen aparezca nítida, tal
como lo haces cuando usas tu ojo para mirar.
Fibras de algodón, aumento de 600x
Granos de polen, directo a la pantalla de tu PC.
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PUN TO CIEGO DEL
OJO
La retina es el tejido nervioso que recubre la
parte de atrás del ojo. Sobre ella se forman
las imágenes que nos dan la sensación de
visió n. Está formad a po r u na s cél ul as
especialmente sensibles a la luz llmadas conos
y bastoncillos. La retina está conectada al
cerebro por medio del nervio óptico. El punto
en el que éste se une a la retina se denomina
pun to c ie go po r ca re cer de cél ul as
fo tose nsi bl es (se nsi bl es a l a l uz).
Normalmente no percibimos el punto ciego ya
que al ver un objeto con ambos ojos la parte
del mismo que llega sobre el punto ciego de
uno de ellos, incide sobre una zona sensible
del otro. Si cerramos un ojo tampoco seremos
conscientes de la existencia del punto ciego
debido a que el cerebro normalmente nos
engaña y completa la parte que falta de la
imagen. Esta es la razón de que no fuese
conocida la existencia del punto ciego hasta
el siglo XVII.
Un experimento para comprobar la
existencia del punto ciego
·
En una cartulina dibuja una cruz y un
círculo como se ve en la siguiente figura:
·
Coloca la cartulina a unos 20 centímetros
del ojo derecho.
Cierra el izquierdo, mira la cruz con el
ojo derecho y acerca lentamente la
cartulina.
Llegará un momento en que el círculo
desaparecerá del campo de visión. En
este momento su imagen se forma
sobre el punto ciego.
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OBSERVANDO EL ADN
FUNDAMENT
FUND
AMENTO
AMENT
O T
TE
EÓRICO
ÓRICO
El ADN es una de las partes fundamentales
d e lo s cro moso ma s, son estructu ras
constituidas por dos pequeños filamentos o
brazos, que pueden ser iguales o desiguales,
están unidos por un punto común llamado
Centrómero; varían en forma y tamaño, pueden
verse fácilmente al momento de la división
celular por medio de un microscopio.
L os cromoso mas q uími ca men te está n
formad os p or p ro teín as y po r el Ácid o
Desoxiribonucleico o ADN.
Estructur
Estr
uctura
uctur
a del ADN
El ADN está formado por unidades llamadas
nucleótidos, cada una de las cuales tiene tres
sustancias: el ácido fosfórico, un azúcar de
cinco carbonos llamada pentosa y una base
nitrogenada.
El ácido fosfórico forma el grupo fosfato; la
base nitrogenada es de cuatro clases: adenina
(A), guanina (G), citocina (C) y timina (T).
Según los descubridores del ADN, James
Watson y Francis Crick, el ADN está formado
por una doble cadena de nucleótidos que
forman una especie de doble hélice semejante
a una escalera en espiral; a los lados se
disponen en forma alternada un fosfato y un
azú ca r y en lo s p el da ño s do s ba se s
nitrogenadas.
Funciones y Propiedades del ADN
a) El ADN controla la actividad de la célula.
b) Es el que lleva la información genética de la
célula, ya que las unidades de ADN, llamadas
ge ne s, son l as re sp on sab le s de la s
características estructurales y de la transmisión
de estas características de una célula a otra
en la división celular. Los genes se localizan
a lo largo del cromosoma.
c) El ADN tiene la propiedad de duplicarse
durante la división celular para formar dos
moléculas idénticas, para lo cual necesita que
en el núcleo existan nucleótidos, energía y
enzimas.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
Pagina 139
OBJETI
OBJET
OBJE
TIIV
V
VO
O
El objetivo principal de este experimento es el
de poder ob servar sin a yuda de ningú n
instrumento óptico (microscopio) el ADN,
utilizando únicamente materiales caseros cuyo
costo no sea alto.
QUE NECESITAS
Agua
Un chorro de líquido lavaplatos
1/2 cucharada pequeña de sal
1 cucharada pequeña de etanol helado o alcohol desnaturalizado o alcohol de 90 grados
(alcohol blanco común)
2 vasos
1 recipiente transparente con tapa
PROCEDIMIENTO
Disuelve media cucharada pequeña de
sal en medio vaso de agua. Añade un chorro
de líquido lavaplatos. Este líquido se usará
para descomponer las células y liberar el ADN.
Ponte aproximadamente una cucharada
grande (20 - 25 ml) de agua clara en la boca.
¡No te la tragues! Enjuágate la boca con fuerza
moviendo el agua de una mejilla a otra unos
30 segundos. Así se desprenden algunas
células de las mejillas. Escupe el agua en un
vaso de agua limpio.
Añade aproximadamente 1 cucharada
pequeña (5 ml) de este fluido a un recipiente
pequeño limpio con tapa (serviría un tubo de
ensayo de 20 ml o un bote con una capa de
plástico transparente). Añade una media
cucharada pequeña (2,5 ml) de la solución
de sal y líquido lavaplatos (salina/detergente).
Coloca la tapa en el recipiente y muévelo
arriba y abajo con suavidad 3 o 4 veces para
mezclarlo (sin sacudirlo para que no salga
demasiada espuma). Así se descompondrán
los varios cientos de células de las mejillas
existentes y se soltará el ADN del núcleo.
Incorpora con cuidado una cucharada
pequeña de etanol helado en el tubo. El etanol
o alcohol de 90 grados (isopropanol) también
se rviría; a se gúrate de que e stá he lado
colocando la botella en el congelador algunas
horas antes del experimento. Observa el punto
en que se juntan las dos capas.
Quizás veas cómo se forman hilos de ADN,
como filamentos nubosos que se estiran hacia
la capa superior (etanol). El ADN no es soluble
en etanol, por lo que cuando el etanol se
encuentra con la solución de ADN empieza a
precipitar (a formar una sal de ADN).
Podrás atrapar los hilos de ADN con un gancho
de vidrio (o
uno que hayas hecho con un
cierre de plástico) sumergiéndolo con cuidado
a través de las dos capas. Si no funciona,
invierte suavemente el tubo varias veces hasta
que se mezcle el alcohol. El ADN precipitado
parecerá una pequeña bola de hilo blanco.
Cada una de las células del cuerpo tiene el
mismo ADN en su interior. Hemos utilizado
células de las mejillas porque son fáciles de
obtener.
El ADN se encuentra en el núcleo de una
célula, que es el "centro de control" de la célula.
Para extraer el ADN, hemos tenido que
descomponer la célula: el detergente rompe
la membrana de la célula (la capa exterior de
una célul a) y h ace qu e el ADN y otros
componentes internos de la célula salgan
flotando.
Al añadir el etanol (o alcohol) se separan los
hilos de ADN de los demás elementos de
dentro de las célu las. En reali dad, los
científicos utilizan una técnica parecida en el
laboratorio para aislar el ADN para nuevos
experimentos, como el perfilamiento de ADN.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
Pagina 140
Primero, necesitamos conseguir algo que contenga
ADN. Como el ADN es la parte fundamental de todo
lo vi vo, cua lq ui er co sa vi va t ie ne AD N.
Para este experimento podemos usar arbejas. Pero
podemos usar otras fuentes de ADN como:
·
·
·
·
Espinacas
Hígado de pollo
Frutillas
Habas
QUE SE HACE
1. Colocar en la licuadora:
·
·
·
1/2 taza de arbejas
1/8 de cuchara de sal de mesa
1 taza de agua
L icua r e n vel oci da d a lta p or 1 5 seg un do s
La licuadora separa las células de las arbejas unas
de las otras. En realidad se obtiene una sopa de
arbejas.
2. Se vacía la “sopa” de arbejas a travéz de un
colador en un recipiente alto(como una taza de medir).
Se añaden 2 cucharadas de detergente líquido (unos
30ml) y se mezlcla con cuidado.
Se deja que la mezcla repose por unos 15 minutos.
Se vacía la mezcla en tubos de ensayo o recipientes
angostos y largos hasta una tercera parte.
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3.- Se añade media cucharilla de enzimas en el tubo de ensayo y se agita con cuidado. No hay
que agitar demasiado fuete o se puede destruir el ADN.
La enzima que se usa es el suavizador de carne en polvo, el cua se lo puede encontrar en
cualquier supermercado o tienda. Si no se dispone de suavizador de carne se puede usar jugo
de piña, jugo de papaya o una solución para limpiar lentes de contacto.
4.- Ahora se toma el tubo de ensayo y se lo
inclina un poco y se vacía en el interio alcohol
90 grados o alchohol blanco común (alcohol
etílico) de manera que forme una capa sobre
la mezcla de arbejas. Se vierte el alcohol hasta
que se tiene la misma cantidad de alcohol
como mezcla de arbejas.
El ADN se leventará en el interior del alcohol.
Se puede usar una varilla de madera para
sacar el ADN de la mezcla de arbejas hacia el
alcohol.
El alcohol es menos denso que el agua,de
manera que flota. Como se forman dos
capas separa das tod a la grasa y la
protein a que hemos sepa rado debe
migrar hacia abajo, mientras que el ADN
se dirige hacia el alcohol.
El ADN es una molécula larga fibrosa que
se entremezcla en el alcohol, tal como se
ve en la fotografía al lado.
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ELECTROFORESIS
La Electroforesis es una de tantas técnicas de separación de sustancias diferentes. Se basa
en la diferente mobilidad de los iones (moléculas con carga negativa o positiva) en un soporte
que se somete a un campo eléctrico. Los ione se trasladan en el sustrato más o menso
rápidamente dependiendo de su tamaño, carga, etc. De acuerdo a la técnica que se use, el
aparato consiste de dos pequeños reipientes que contienen un electrólito, un soporte (que puede
ser papel filtro, tiras de acetato de celulosa, gel o un tubo capilar), una fuente de poder de
corriente continua (CC) y dos electrodos. La electroforesis se usa para separar sustancias
tales como aminoácidos, proteinas, ADN, etc. Como en el caso de la cromatografía, la gente
usa diferentes soportes y solventes de acuerdo a las sustancias que se separarán.
QUE SE HACE
1 - Como se ve en el dibujo explicativo, se colocan dos recipientes alejados unos 3 cm. Se vacía
en cada recipiente un electrólito hecho de una cucharada de sal de mesa y otro de una cucharada
de bicarbonato de soda (bicarbonato de cocina) cada uno disuelto en 1 1/2 tazas de agua. Se
coloca una placa de vidrio sobre ambos recipientes (haciendo un puente) y sobre esta se coloca
una tira de papel filtro mojado en el electrólito. Esta tira de papel tiene ambos extremos
sumergidos en los recipientes conteniendo los eléctrólitos para cerra el circuito eléctrico. Se
toma un lápiz y se dibuja una linea a travez del papel y se coloca una gota de sangre encima. Se
cubre el papel con una segunda placa de vidrio (se pueden usar portaobjetos para microscopios).
45 voltios, se pueden usar pilas conectadas en serie
Usar dos placas de vidrio plano
Electrólito
Linea dibujada con lápiz
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Papel filtro
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Se colocan los electrodos en el electrólito de cada recipiente y se apliocan unos 45 voltis de
corriente contínua (de 4 a 8 Voltios por centimetro). Para los electrodos se pueden usar alambres
de nicromo (obtenidos de la resitencia de un aparato eléctrico como una estufa, etc.). Para la
fuente de alimentación se puede usar un transformador o pilas secas concetadas en série. Al
pasar un momento, se podrán observar 5 pequeños puntos moviéndose hacia el electrodo
negativo. Estos puntos están constituidos por los diferentes componentes proteicos del plasma:
globulinas (alfa, beta, gamma), albuminas y fibrinogeno. En realidad para qu estas sustancias
se puedan observar mejor se debe usar un compuesto que tiña; se puede usar el jugo de un
repollo rojo.
2 - Se pueden tratar de separar algunas sustancias que se usaron en los eperimentos de
cromatografía y observar lo que ocurre. Hya que recordar que algunas de lassustancias pueden
no ser ionicas y el experimento no funcionará.
CUIDADO!: No se deben usar altos voltajes para levar a cabo este eperimento. No se debe
tocar ninguno de los electrodos o la tira de papel. Es buena idea colocar un fusible a uno de los
cables, el fusible actuará cuando haya una sobretensión o algo no salga bien. Es recomendable
no usar más de 10 mA; cuando los puntos lleguen al final de su viaje es preferible desconectar
las baterías o pilas.
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CENTRIFUGADORA
SENCILLA
La centrifugadora es un aparato mecánico que utiliza la fuerza centrípeta para separar sustancias
de diferentes densidades. Una centrifugadora común es un recipiente que gira a gran velocidad.
El único límite para la fuerza centrípeta es la resistencia del metal con el que está fabricado el
aparato. Las fuerzas centrípetas pueden ser miles de veces más intensas que la fuerza de la
gravedad.
Las centrifugadoras pueden usarse para la separación rápida de sustancias que en condiciones
normales se separarían lentamente bajo la influencia de la gravedad. Por ejemplo, puede
acelerarse el secado de un sólido centrifugándolo. Este principio se aplica en el ciclo de
centrifugado de las lavadoras automáticas convencionales. La primera centrifugadora construida
con éxito, un separador de nata, fue inventada en 1883 por el ingeniero sueco Carl de Laval.
Desde entonces se han hecho muchas otras aplicaciones del centrifugado. (Para la separación
de isótopos, como los isótopos de uranio, para la separación de células de la sangre y para la
separación de azúcar del jarabe).
Cuanto más pequeño es el diámetro de una centrifugadora, mayores son las fuerzas y las
aceleraciones que se ejercen sobre el contenido, y más rápidamente puede girar sin romperse.
Las centrifugadoras más potentes, conocidas como ultracentrifugadoras, son tubos largos y
estrechos que giran a gran velocidad. La ultracentrifugadora fue desarrollada hacia 1920 por el
químico sueco Theodor Svedberg, y mejorada por el físico estadounidense Jesse Beams.
En la ultracentrifugadora de Beams el rotor, la parte que gira de una centrifugadora, se suspende
magnéticamente en el vacío y se mueve mediante un motor eléctrico. De este modo, la fricción
se reduce a una cantidad insignificante; por ejemplo, si un rotor de 2 mm da vueltas en un vacío
de 1/400.000.000 de la presión atmosférica a 100.000 revoluciones por segundo y la fuerza
motriz se desactiva, sólo se perderán 100 revoluciones por segundo cada hora.
Centrifugadora médica
Esta centrifugadora se emplea
para separar los componentes de
la sangre antes de ser analizados.
La sangre se introduce en un tubo
de ensayo que a su vez se coloca
en el rotor de la centrifugadora. El
roto r se h ace gi rar a gra n
vel oci da d, co n lo qu e l os
componentes más pesados de la
sangre va n a l fo ndo de l tu bo
mie ntra s lo s más l ig ero s se
quedan en la superficie.
Centrifugadora médica
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Las centrifugadoras pueden llegar a costar varios cientos de dólares, la que aquí describimos
es una centrifugadroa muy práctica y que casi no cuesta nada. Se usa en su construcción una
vieja licuadora de cocina, un trozo de tubo de plástico y un contenedor de comida. Nosotros
usamos una licuadora Osterizer, pero se pude usar casi cualquier tipo de licuadora.
En realidad esta es una “microcentrifugadora,” (debido a que usa tubos de plástico miniatura
para llevar las muestras) y consiste de tres partes: una base con motor, un cilindro interior giratorio
con los tubos de muestras y una barrera fija exterior, que proteje al usuario de las altas velocidades
desarroladas en el aparato. Antes de construir este aparato se necesita comprar un juego de
tubos para centrifugadoras.
Perforar
agujeros en
el cilindro
giratorio
Cortar esta
parte y lijar
los restos
Tubo de microcentrifugadora
Contenedor para
comida, de plástico
Tapa de tubo
PVC
Tapa del contenedor
de comida
La mayor parte de las licuadoras tienen una pieza de plástico directamente sobre la base. SE
debe cortar esta pieza con una sierra y lijar cualquier parte saliente con lija. Luego se hace la
barrera fija con una contenedor de comida (de plástico grueso) que debe ser al menos de 20cm
de diámetro y tener 10 cm de profundidad. Se corta un gran agujero en el centro de la tapa del
contenedor de comida y se encola sobre el eje giratorio de la licuadora con un peghamento
fuerte, de manera que el eje sobresalga del medio. Debemos asegurarnos que el pegamento
no ha colda o el eje ni ninguna de las partes giratorias.
El rotor de la centrifugadora se hace de una tapa de tubo de PVC, que es basicamente un
cilindro corto con un extremo cerrado. Se debe conseguir en la ferretería local una tapa de unos
10 cm de diámetro y debe tener unos 0,3 cm de espesor. Con cuidado se taladra un agujero a
mitad de la altura del cilindro usando briocas cada véz más grandes hasta obtener un orificio
del tamaño de los tubos para las muestras. Se repite este procedimiento tres veces para crear
un total de cuatro orificios espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia del cilindro
de plástico.
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El eje del motor debe estar alineado con precisióndirectamente al centro de masa del cilindro
giratorio y pude ser que este no sea el centro geométrico. Para encontrar el centro exacto para
perforar se suspende la tapa de un corto trozo de hilo y de manera que su superficie plana
queda en ángulo recto con el piso.
El centro de masa queda en algún lugar entre la linea que va directamente hacia abajo del punto
de suspensión. Para encontrar exactamente donde perforar se coloca tiza en una plomada y se
lo alinea con el hilo del cual está suspendida la tapa. Con cuidado se baja la plomada, casi sin
tocar la tapa y se dan toquesitos para que tengamos un rastro de tiza que os indicará el centro.
Esto se debe repetir al menos dos veces.
Ahora se debe peroforar con presición en el punto que se encontró, asegurandonos que el
agujero sea completamente vertical, para esto se debe usar un taladro de mesa. Algunos ejes
de las licuadoras son cuadrados. Lo que se hace en estos casos es perforar un agujero que sea
lo más exacto posible, usar pegamento para segurar la tapa al eje y rellenar con pegamento los
espacios que queden entre la tapa y el eje. También se puede recurrir al pegamento de silicona
caliente para rellenar los espacios.
Ahora debemos verificar el balance del cilindro giratorio. Se colocan los cuatro tubos en los
orificios y se hace funcionar la licuadora a la más baja velocidad. Si se nota algo de vibración se
deben hacer ajustes al cilindro. Esto se logra quitando un tubo de ensayo a la vez y encendiendo
la licuadora. Si al quitar un tubo se reduce la vibración, lo que hay que hacer es limar el borde del
cilindro giratorio justo sobre el agujero donde se coloca el tubo de muestra. Esto se debe repetir
hasta que el cilindro gire sin vibraciones notorias.
Se puede llevar el aparto a una reparadora donde por una pequeña suma el técnico encontrará
la velocidad a la que gira nuestra licuadora. Con esta información se pude calcular la aceleración
precisa de las muestras con la fórmula que se da en las siguientes páginas.
Para probar la centrifugadora, se llena dos tubos de muestra, con un mililitro de leche. Se vierte
en uno agua y en el otro vinagre (5 por ciento de ácido acético). Se colocan las tubos en agujeros
opuestos. (Nunca se hace funcionar la centrifugadora con un solo tubo porque esto la
desbalanceará.)
Se coloca la cubierta protecora de plástico y se hace funcionar la licuadora por tres minutos a
su más baja velocidad. Cuando el rotor a parado se quita la cubierta y se extraen los tubos y se
ve lo que hay en el interior. Notaremos que lo blanco de la leche se ha colocado en el fondo del
tubo que contiene vinagre. sto es porque el ácido a bajado el pH causando que las moléculas
de caseina, que dan a la leche su color, se precipiten. Al vaciar la solución que queda obtendremos
una solución de proteína pura, lo que nos habrá abierto las puertas al mundo de la bioquímica.
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Midiendo Aceleracion
La aceleracion, a, a la que se somete a un objeto
mientras se mueve en una trayectoria circular de radio r y una frecuencia f esta dada por:
La a ce le raci ón cau sad a p or la gra ved ad
(aproximada mente 9.8 metros/seg undo 2 en la
supericie de la tierra) nos da una conveniente medida
de la aceleración — 1 “g.” Como la velocidad de los
motores se mide en revoluciones por minuto, y el radio (en el tubo que gira) se mide en centímetros, la
expresión se vuelve:
simplificando:
(donde f giros por minuto y r en centimetros). Usa esta
formula para convertir las velocidades de rotacion
para los diferentes botones (velocidades) de la
li cua do ra en e l n úmero de u ni da des g q ue
experimentan las muestras.
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LOS HONGOS
QUE SE NECE
NE CESIT
NECES
SITA
ITA
1 botella de Soda (gaseosa)
2 cuharillas de azúcar
1 paquete de levadura en polvo
1 globo grande
Agua tibia
1 Embudo
COMO SE HACE
Vierte el paquete de levadura en polvo dentro de la botella de soda vacía.
Llena la botella hasta la mitad de agua tibia (no caliente).
Añade 2 cuhraillas de azúcar a la klevadura y al agua.
Coloca tu dedo sobre la boca de la botella y sacude bien el contenido.
Coloca el globo en la boca de la botella.
Observa periódicamente cada 3 horas.
QU
E
OC
UR
Se
RE
bu c o
irá rbu ja m e n
le v i nfla s d e za r
d i g a du nd o g as á a
en ie r e ra e gr ad y el fo r
for er gí a z s u n u alm g lob m a r
cu m a a , en u ca h o e nt o se
d
n
e
g a al se ió xi e st r y p g io . La
d
e
s
q
r
va (d i lib o d pr o o d ue
se al g ó xid er a e ca ce s u c e
r
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in f lo b o d al
l e.
ai r bo no se
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ha a rb . E , el
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