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Colección educ.ar | Televisión e internet en el aula | CD 25

La respiración celular

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Recursos que hacen hincapié en la comprensión del fenómeno de respiración como un proceso químico a nivel celular.

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Imagen: Silvana Coratolo

La respiración celular produce toda la energía necesaria para que la célula crezca, se mantenga, divida y/o repare alguna de sus estructuras, y puede explicarse como el conjunto de reacciones químicas que oxidan los alimentos de forma tal que se libera la energía contenida en sus enlaces químicos.

Estas reacciones pueden llevarse a cabo en presencia o ausencia de oxígeno atmosférico, de acuerdo al tipo de organismo y/o ambiente en el cual se encuentre.

Los recursos que se proponen a continuación hacen hincapié en la comprensión del fenómeno de respiración como un proceso químico a nivel celular. Por otra parte, se plantea relacionar las fermentaciones microbianas con la obtención de productos finales de valor comercial empleados cotidianamente.

Finalmente, se desarrolla un cuestionario integrador de conceptos  para que el alumno aprenda sobre las diferencias adaptativas de la célula de acuerdo a las condiciones a las que es sometida, independientemente de si pertenece a un animal o a un microorganismo.

Actividad 1: la respiración aeróbica

La respiración celular que emplea oxígeno en la fase final de oxidación de los alimentos se denomina "respiración aeróbica". Como productos finales de las reacciones implicadas en ella se produce energía, agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).

Si bien cuando comemos ingerimos proteínas, grasas y azúcares, la célula posee la maquinaria necesaria para convertirlos a todos en glucosa, una forma de azúcar utilizada como combustible en la primera etapa de la respiración celular aeróbica: la glucólisis. Podés ver una animación de cómo funciona el ciclo de la glucosa en el siguiente enlace: Ciclo de Krebs.

El videoclip que te agregamos más abajo describe el efecto de la liberación de CO2 de las levaduras en la obtención del pan. Permite ver que la diversidad de vida sobre la Tierra tiene la capacidad de "respirar", y que para ello no necesitan del sistema respiratorio tal cual lo poseemos los vertebrados.

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(Ver capítulo completo)

 

Investigar y comparar los comportamientos metabólicos que compartimos con formas de vida menos "complejas" nos permite comprender de forma simple los procesos que también ocurren en nuestro cuerpo.

De este modo, te proponemos poner a prueba la capacidad de respiración de las levaduras en condiciones aeróbicas, o sea, la capacidad que estas tienen para oxidar su alimento y poder crecer en presencia de oxígeno. Para ello el docente organizará la realización de un experimento sencillo con ellas y, una vez finalizado el experimento, les pedirá a los alumnos que tomen nota de lo observado e investiguen para explicar lo sucedido.

Estrategia de trabajo
  • El docente describirá las características generales y localización de la respiración celular aeróbica (glucólisis, Ciclo de Krebs, cadena de transporte de electrones).
  • Cada alumno realizará un experimento sencillo en forma individual.
  • También resolverá en forma individual el cuestionario guía asociado al experimento.
  • Además, se propone una búsqueda en Internet de información asociada para entender el experimento y responder el cuestionario.
Materiales de trabajo

Levadura fresca comercial, azúcar común (sacarosa), agua, recipiente (por ej.: frasco de mermelada), papel film y cuchara.

Experimento: La respiración aeróbica
  1. Colocar en un recipiente un cuarto del cubo de levadura y desarmarlo con la cuchara.
  2. Colocar una cuchara de azúcar y agua tibia. Batir para formar una mezcla aireada de levaduras.
  3. Tapar la superficie del recipiente con papel film de forma tal que no quede ni muy flojo ni muy tirante.
  4. Dejar reposar el recipiente en un lugar cálido (puede ser próximo a una ventana en la que dé el sol o a una estufa) durante 30 minutos.
  5. Repetir los ítems anteriores pero sin agregar azúcar a la mezcla de levaduras. Realizar una marca en este recipiente -que lo diferencie del anterior- y dejarlo reposar junto al otro la misma cantidad de tiempo.


A continuación, describir las diferencias observadas entre ambos recipientes  y que los alumnos intenten relacionarlo con lo que saben acerca de la respiración celular. Para ello podránresponde estas preguntas sencillas, con la ayuda de libros e Internet.

Cuestionario guía
  • ¿Qué tipo de organismo es la levadura?
  • ¿Cuál es la fuente de energía de la levadura? Buscar su fórmula química.
  • ¿La liberación de dióxido de carbono está asociado con el crecimiento de las levaduras? ¿Cómo se puede justificar desde los diseños experimentales realizados?


 Otros ejercicios que pueden ayudar a los alumnos a entender mejor:

  • Escribí las fórmulas químicas de cada una de las moléculas de la siguiente ecuación, y realiza luego el balance estequiométrico correspondiente:


glucosa + oxígeno à agua + dióxido de carbono + energía


  • ¿Creés que el dióxido de carbono es lo más oxidado que podría estar en la glucosa? Justificá.
  • En función a la energía obtenida por la célula, ¿por qué la respiración aeróbica es muy rendidora?

Actividad 2: las fermentaciones en la vida cotidiana

Muchos organismos unicelulares, como las bacterias y levaduras, pueden respirar y extraer energía de los alimentos sin la necesidad de consumir oxígeno, mediante un proceso llamado fermentación. Las fermentaciones se caracterizan por no oxidar totalmente a la glucosa, por lo que se liberan al medio moléculas más grandes que el CO2 y el agua.

De acuerdo a la naturaleza química de los productos liberados se pueden describir, entre otras, la fermentación láctica, la fermentación alcohólica y la fermentación acética. Hace ya miles de años que la humanidad ha aprendido a emplear las fermentaciones de los microorganismos tanto para generar diversos productos culinarios como para conservar sus alimentos.

La actividad propuesta consiste, entonces, en realizar una búsqueda de información sobre los distintos alimentos que se producen en base a las fermentaciones. Cada grupo de trabajo estará a cargo de buscar la información relacionada a un tipo de fermentación en particular (por ejemplo: láctica o alcohólica), organizará dicha información y la expondrá a la clase en forma clara, mostrando la variedad de alimentos obtenidos vinculados a la fermentación. Para ello sería deseable, en la medida de lo posible, que generen algún recurso multimedia para hacerlo (ej. una presentación multimedia), o que se confeccionen posters.

Estrategia de trabajo

Se organizarán tres grupos de investigación, cada uno de los cuales se encargará de un tipo particular de fermentación.

  • Grupo I: fermentación láctica
  • Grupo II: fermentación alcohólica.
  • Grupo III: otras fermentaciones.
Actividad de cierre

Se realizarán las tres presentaciones a partir de los productos realizados por cada uno de los grupos.

Actividad 3: todos fermentamos alguna vez

En esta actividad proponemos que los alumnos completen, en forma individual, un cuestionario que relacione la respiración aeróbica, la fermentación y sus posibilidades adaptativas, e introduzca el concepto de anaerobiosis facultativa no sólo en microorganismos, sino también en animales, como el ser humano.

Estrategia de trabajo

Completar un cuestionario guía para relacionar los contenidos de la actividad 1 (características de la respiración aeróbica) y la 2 (la fermentación o respiración anaeróbica) e introducir el concepto de fermentación facultativa.

Cuestionario:
  • En el experimento realizado se utilizó a la levadura como organismo "modelo" de respiración aeróbica. Pero luego de las investigaciones que hicieron en la segunda actividad, los alumnos aprendieron que las levaduras también pueden fermentar y generar, por ejemplo, bebidas con alcohol.  A partir de esto, se propone investigar cómo se llaman a este tipo de organismos y cuáles son las condiciones en que se encuentran forzados a cambiar su tipo de respiración. Debate sobre qué tipo de respiración lleva a cabo la levadura que vieron en el videoclip de la actividad 1.
  • Muchas veces, después de una carrera de atletismo o un partido de fútbol, sentimos un dolor en los músculos al que llamamos "calambre". Los alumnos investigarán qué es lo que sucede en esos casos y la causa química del dolor.
  • Las aves migratorias realizan largos recorridos a altas velocidades sin descanso alguno. ¿También sufren de calambres? ¿Es una cuestión de tamaño? ¿Qué las diferencia de los grandes animales como el ser humano?

Actividad de cierre

Para terminar, podrás organizar un debate en clase con el objetivo de comparar las diferencias y las similitudes entre la respiración aeróbica y la fermentación, y luego ... ¡a hacer pan!

  • Buscar una receta para hacer pan.
  • Cuando agregues la levadura dividí en dos la masa y envolvé una mitad en una bolsa de modo que no entre ni salga aire.
  • Continuá la receta en ambas mitades de la misma forma.
  • ¡Cociná!
  • Degustá el pan con tus alumnos. ¿Hay diferencias? ¿Cuáles? ¿Por qué?

Encuentro Descargas

Capítulo 2


Autor: Luciano Levin