Las actividades que se proponen a continuación son de realización sencilla y pueden constituir un excelente recurso para conocer mejor nuestro organismo a partir del estudio de otros seres vivos que presentan aparatos y sistemas similares a los nuestros en cuanto a su estructura y función. En otras ocasiones las estructuras son muy distintas y la comparación con las de nuestro organismo resulta altamente interesante. Todas ellas se abordan desde dos perspectivas complementarias, la de la observación y manipulación directa y la del estudio microscópico, tratando de dar así coherencia a este reducido número de propuestas que por su carácter abierto podrán ser adaptadas al grupo de alumnos para quienes vayan dirigidas.
1- OBSERVACIONES EN CORAZÓN
Un corazón de cordero, de cerdo o de ternera puede permitir realizar magníficas observaciones en el laboratorio que faciliten enormemente la comprensión de la estructura y funcionamiento de nuestro corazón.
MATERIAL NECESARIO:
1 corazón de cordero, cerdo o ternera.
Guantes de látex.
Bisturí o cúter y tijeras de disección.
Pinzas.
Cubeta de disección.
Pincel
PROCEDIMIENTO:
Practicar un corte longitudinal desde el vértice del corazón hacia arriba como si lo quisiésemos partir en dos mitades iguales pero realizar este corte sólo hasta la mitad del corazón. Separar una de las dos partes abiertas para acceder al interior.
1º Observar el distinto grosor de las paredes de los ventrículos como consecuencia del diferente trabajo que realizan uno y otro. Reconocer el ventrículo izquierdo y el derecho. Observar como el izquierdo presenta una pared más de tres veces más ancha que el derecho.
2º Introduce una varilla desde el ventrículo derecho hacia arriba buscando el hueco para que salga por uno de los vasos sanguíneos de la parte superior del corazón y haz la misma operación con el ventrículo izquierdo, así podrás identificar la arteria aorta -sale del ventrículo izquierdo- y las arterias pulmonares que comunican con el ventrículo izquierdo.
3º Observa la características del tabique (septo) que separa la mitad izquierda –con sangre rica en oxígeno- de la izquierda. En los vertebrados primitivos no existe o está incompleto y su sangre se mezcla.
4º Seccionar la parte superior del corazón para ver ahora las aurículas y comparar el grosor de sus paredes con las de los ventrículos en los que el trabajo muscular es mucho más intenso.
5º Identificar la aurícula derecha y la aurícula izquierda y los vasos sanguíneos con los que están comunicadas, la vena cava con la aurícula derecha y las venas pulmonares con la aurícula izquierda.
6º Comparar el grosor de las paredes de las arterias -salen del corazón- con el que presentan las venas. Constatar cómo las capas musculares en las arterias están mucho más desarrolladas debido al mayor esfuerzo que realizan al soportar la alta presión de bombeo de los ventrículos.
7ºObservar la telilla de tejido conjuntivo que envuelve al corazón (pericardio) y las arterias y venas que se sitúan en la parte externa del mismo para comprender la importancia que tienen como fuente de suministro de nutrientes –incluido el oxígeno- y combustible para el músculo cardiaco.
8º Intentar localizar las válvulas sigmoideas en la salida de los ventrículos y la válvula mitral entre la aurícula y ventrículo izquierdo. Hacer lo mismo entre la aurícula y ventrículo derecho para ver la válvula tricúspide. Intentar observar cómo se solapan los repliegues de las válvulas.
Tras haber intentado realizar las observaciones precedentes anotar en un cuaderno el resultado de las mismas siguiendo las indicaciones del profesor.
2- OBSERVACIONES EN RIÑÓN
Un riñón de cordero o de cerdo facilitará la realización de observaciones que permitan comprender mejor la estructura y funcionamiento del aparato urinario.
MATERIAL NECESARIO:
1 riñón de cordero o cerdo.
Guantes de látex.
Bisturí o cúter.
Tijeras de disección.
Pinzas.
Cubeta de disección.
Pincel, agitador de vidrio o aguja enmangada.
PROCEDIMIENTO:
Eliminar cuidadosamente la grasa que envuelve el riñón procurando no dañar la que se encuentra en la parte superior y que corresponde a las cápsulas suprarrenales. Practicar un corte longitudinal desde la zona más cóncava (pelvis renal) para abrir el riñón en dos mitades iguales y poder ver así su estructura interna.
1º Tratar de observar en la superficie de corte las diferentes texturas de la estructura interna del riñón y hacerlas corresponder con la zona cortical, zona medular y zona de la pelvis renal. Comentar la relación que existe entre esta estructura y la disposición de las nefronas en el riñón.
2º Intentar localizar los principales vasos sanguíneos que entran en el riñón por la zona de la pelvis renal. Averiguar cómo se llaman y de dónde proceden (de dónde procede la sangre que entra en el riñón y hacia dónde va cuando sale).
3º Observar la zona de los cálices renales y tratar de ver en qué otro tubo se reúnen. Averiguar cómo se llama el tubo que recoge toda la orina de los cálices renales y hacia dónde se dirige.
4º Tratar de averiguar a qué corresponden las estructuras de aspecto graso que se sitúan sobre los riñones y a qué sistema de regulación pertenecen
Tras haber intentado realizar las observaciones precedentes anotar en un cuaderno el resultado de las mismas siguiendo las indicaciones del profesor.
3- OBSERVACIONES EN EL APARATO RESPIRATORIO
Los pulmones de un cordero pueden servir como un modelo excelente para conocer algunas características tanto de la estructura como del funcionamiento de nuestro aparato respiratorio.
MATERIAL NECESARIO:
Pulmones de cordero.
Guantes de látex.
Bisturí o cúter. y tijeras de disección.
Pinzas.
Cubeta de disección.
Pipeta.
PROCEDIMIENTO:
Separar cuidadosamente el corazón de los pulmones con las tijeras de disección sin dañar el tejido de estos últimos. Eliminar las masas de tejido adiposo que puedan estar adheridas a la tráquea y esófago y extender el aparato respiratorio sobre la cubeta de disección.
1º Identificar el pulmón derecho y el izquierdo –algo más pequeño-, la tráquea y la laringe, los bronquios principales y el diafragma. Contar los lóbulos de cada pulmón. Observar la diferente estructura, textura y color de cada una de estas partes. Presionar un borde del pulmón entre el dedo índice y pulgar para comprobar su carácter esponjoso.
2º Localizar el tramo medio de la tráquea y comprobar como el tejido conjuntivo envuelve a ésta y al esófago que se sitúa en la parte ventral de la tráquea. Separar cuidadosamente el esófago de la tráquea ayudándose de un bisturí o unas tijeras. Palpar los refuerzos cartilaginosos que se encuentran en la tráquea y comprobar cómo tienen forma de C pasando el dedo índice por el canal en el que el refuerzo de cartílago no existe.
Dar un corte a la tráquea para observar como el anillo de refuerzo no es completo –gracias a este hecho cuando el esófago se dilata al descender el bolo alimenticio hasta el estómago lo hace con suavidad-.
3º Comprobar la elasticidad del diafragma sujetando y estirando de esta membrana por dos de sus extremos. Observar su aspecto y tratar de situarla mentalmente en la caja torácica.
4º Separar uno de los pulmones cortando los bronquios. Comprobar cómo ahora los refuerzos cartilaginosos de los bronquios son completos y tienen forma anular. Introducir la punta de una pipeta en un bronquio o un bronquiolo, soplar y observar como el pulmón cambia de textura y color y aumenta de volumen. Observar cómo al dejar de soplar, el pulmón recupera lentamente el aspecto y volumen inicial.
Tras haber intentado realizar las observaciones precedentes anotar en un cuaderno el resultado de las mismas siguiendo las indicaciones del profesor.
4- OBSERVACIONES EN EL ENCÉFALO
Unos sesos de cordero, cerdo o ternera puede permitir realizar magníficas observaciones en el laboratorio que faciliten enormemente la comprensión de la estructura y algunas funciones básicas de nuestro sistema nervioso central.
MATERIAL NECESARIO:
Sesos de cordero, cerdo o ternera.
Guantes de látex.
Bisturí o cúter y tijeras de disección.
Pinzas.
Cubeta de disección.
Pincel fino.
PROCEDIMIENTO:
Colocar con delicadeza la masa encefálica sobre una cubeta de disección y manejarla con las manos (guantes) para no provocar desgarros. Seguir las indicaciones que se dan seguidamente para proceder a su examen.
1º Tratar de reconocer los tres centros nerviosos principales del sistema nervioso cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo. Comparar su volumen, aspecto externo (rugosidades) y coloración.
2º Observar en el cerebro los dos hemisferios y comprobar si existe simetría en las circunvoluciones de cada uno de ellos. Tratar de separar con unas pinzas una pequeña porción de la membrana que envuelve el cerebro–se tratará probablemente del aracnoides o la piamadre- las dos meninges más delicadas situadas en la parte más interna de la caja craneana y en estrecho contacto con el encéfalo. Recordar el papel que desempeñan estas membranas.
3º Dar un corte transversal a la parte frontal del cerebro y observar la disposición interna de los repliegues –circunvoluciones- y la coloración más oscura en la periferia como consecuencia de la presencia de más cuerpos celulares (neuronales) mientras que la parte interna es blanca debido a la presencia de más axones y haces nerviosos con menos cuerpos neuronales.
4º Seccionar cuidadosamente el encéfalo siguiendo el surco central para tratar de obtener dos mitades iguales. Observar los huecos existentes en la parte central del cerebro (ventrículos cerebrales) que están llenos de un líquido parecido al plasma el líquido cefalorraquídeo.
5º Observar la coloración y circunvoluciones del cerebelo y la ausencia de estrías en el bulbo raquídeo y su color blanco. Recordar las funciones de cada uno de estos centros nerviosos.
Tras haber intentado realizar las observaciones precedentes anotar en un cuaderno el resultado de las mismas siguiendo las indicaciones del profesor.
5- NOCIONES BÁSICAS PARA LA REALIZACIÓN Y OBSERVACIÓN DE PREPARACIONES MICROSCÓPICAS.
Recomendaciones previas:
Dado que la mayor parte de las actividades que se proponen tienen como eje central la utilización del microscopio, recordamos aquí algunas normas básicas para su manejo:- Evita tocar las partes ópticas del microscopio con los dedos.- Para su transporte sujétalo firmemente por el brazo, nunca por el tubo o la platina. - Enciende la luz del microscopio o gira el espejo hasta que entre un haz de luz por la parte inferior del tubo de observación.- Coloca la muestra centrada en la parte central de la platina con el cubreobjetos hacia arriba.- Gira el revólver del microscopio hasta situar el objetivo de menos aumentos, generalmente el más corto, que tendrá grabados los aumentos x 5 ó x10.- Gira el tornillo de enfoque macrométrico hasta que la muestra quede a dos o tres milímetros del objetivo.-Mirando por el ocular haz descender la platina hasta que la preparación se encuentre enfocada.- Enfoca con mayor precisión la preparación utilizando el tornillo de enfoque micrométrico.- Ajusta la intensidad de la luz mediante el regulador luminoso y/o el diafragma.- Repite los pasos anteriores con otro objetivo de más aumentos, el de x 25 o el de x 40.
Cuando se pretende observar muestras vivas, éstas no deben teñirse, o si se tiñen deberemos emplear colorantes denominados vitales que no matan a la célula; el rojo neutro o el azul de metileno muy diluido son algunos de los más empleados; como estas preparaciones no pueden ser permanentes, para conservarlas se ha de proceder a aplicar una serie de manipulaciones relativamente sencillas que permiten mantener sus características con el paso del tiempo. Estas técnicas empleadas en el montaje de las preparaciones microscópicas son: el corte, la fijación, la tinción y el montaje.
Preparación de cortes: realizar cortes finos es fundamental si queremos observar algunos tipos de muestras; para ello se emplean unos aparatos especiales, los microtomos mecánicos, que permiten realizar este trabajo con extraordinaria precisión. Con ellos es posible obtener secciones de entre 6 y 12 micras de espesor. Para que la muestra se pueda seccionar bien hay que endurecerla, en unas ocasiones para lograr este propósito se congela, otras veces se incluye en un medio sólido como la parafina o una resina. Generalmente los laboratorios de Ciencias Naturales de los centros de Enseñanza Secundaria no cuentan con este instrumental, aunque sí suelen disponer de microtomos manuales que son muy poco efectivos. No obstante, en muchas ocasiones, y sobre todo con los tejidos vegetales, los cortes se pueden realizar prescindiendo de microtomo, basta con una buena cuchilla -son excelentes las que se pueden obtener desmontando ¡con precaución! las maquinillas de afeitar desechables- un poco de habilidad y bastante paciencia, pero al final siempre obtendremos alguna sección que pueda sernos útil. Los tejidos animales presentan más dificultades si pretendemos obtener secciones finas, pero existen alternativas con las que se obtienen muy buenos resultados, por ejemplo se puede disociar parte de la muestra que queramos observar con un par de agujas enmangadas y posteriormente proceder al aplastamiento de los pequeños fragmentos con el cubreobjetos; en otras ocasiones puede resultar extraordinariamente útil realizar una extensión o frotis de la muestra que queremos observar, sobre todo si ésta es líquida; para ello colocaremos una gota de la muestra que pretendemos preparar en un extremo del portaobjetos y con el lado corto de otro portaobjetos, barreremos la muestra de una sola pasada hacia el otro extremo del portaobjetos que contiene la muestra haciendo presión con el cristal que arrastramos y mantreniendo un ángulo de unos 60º. Éstas técnicas, alternativas a la del corte, pueden darnos excelentes resultados sin recurrir a métodos complicados y se ponen en práctica en las actividades que proponemos a continuación.
La fijación de la muestra: constiste en tratar el material de estudio con unos líquidos que preserven la morfología y las estructuras celulares. Estos líquidos, como el alcohol metílico, el alcohol etílico al 70% o el formol reciben el nombre de líquidos fijadores. También y especialmente con los microorganismos resulta útil la fijación mediante calor, para ello una vez extendida la muestra sobre el portaobjetos se pasa éste repetidas veces sobre la llama de un mechero hasta que se evapore todo el líquido de la muestra.
La tinción: después de haber fijado la muestra ya sea cortada, aplastada o extendida, se puede proceder a su tinción sobre el mismo portaobjetos (foto superior). Los colorantes que se emplean en microscopía se dividen en ácidos, básicos y neutros; los primeros tiñen las estructuras que puedan contener bases y se utilizan para resaltar el citoplasma; los básicos, por el contrario tienen afinidad y colorean los componentes ácidos como la cromatina y los neutros tiñen cualquier tipo de estructura. Entre los colorantes ácidos más utilizados se encuentran la eosina o la fucsina y entre los básicos son comunes la hematoxilina, el carmín acético, el azul de metileno o la orceína. Casi siempre, una vez teñida la muestra, conviene eliminar el exceso de colorante y lavarla con un fino chorro de agua para que no quede muy oscura.
El montaje: una vez teñida la muestra y como paso previo a la observación de la misma en el microscopio, se debe proceder al montaje definitivo del material; para ello generalmente se recubre la muestra que está extendida y ya teñida sobre el portaobjetos con una gota de un medio de montaje, generalmente un compuesto semilíquido, muy viscoso y transparente (foto superior). Sobre la gota del medio de montaje se colocará un cubreobjetos ligeramente inclinado para que por su propio peso vaya ajustándose sobre sobre la superficie de la muestra y expulsando las burbujas de aire que puedan haber quedado en ella ;finalmente colocaremos un pequeño peso en la parte central del cubreobjetos con lo que facilitaremos la expulsión del líquido sobrante y esperaremos a que se solidifique el líquido empleado. Entre los medios de montaje de más fácil utilización se encuentran el bálsamo de Canadá, que por no ser hidrosoluble requiere que la muestra sea deshidratada con alcohol, antes de proceder al montaje definitivo y la gelatina glicerinada, de fácil preparación y que por ser hidrosoluble no requiere la deshidratación de la muestra.
6- ANATOMÍA COMPARADA: OBSERVACIONES EN BRANQUIAS DE MEJILLÓN.
MATERIAL NECESARIO:
-Mejillón.
-Tijeras
-Cuchilla de afeitar
-Agujas enmangadas.
-Agua de mar, suero fisiológico o agua con sal.
-Rojo neutro.
-Portaobjetos.
-Cubreobjetos.
-Microscopio.
OBJETIVOS.-
-Conocer las analogías que existen entre algunos tipos de aparatos respiratorios.
-Observar en vivo cómo las células de la superficie branquial generan corrientes mediante los cilios y favorecen así en intercambio de gases y la toma de partículas.
Procedimiento:
Las branquias de los bivalvos son órganos laminares y vascularizados que permiten a esta clase de moluscos intercambiar en el agua el O2 y el CO2. El intercambio gaseoso se ve favorecido por los cilios que recubren la superficie branquial y que además tienen la función de arrastrar las partículas en suspensión presentes en el agua hacia la cavidad bucal de estos animales.
PROCEDIMIENTO:
1º Para proceder a la observación de estas estructuras se abrirá un mejillón vivo y con las tijeras se cortará del borde externo de la branquia una pequeña porción cuadrada y de unos 3mm de lado.
2º Sobre un portaobjetos se depositará una gota de solución salina en la que colocaremos extendido el tejido branquial que cubriremos seguidamente con el cubreobjetos y al que añadiremos en su borde una gota de rojo neutro.
3º Observaremos y dibujaremos la muestra con 100 y 400 aumentos para añadir finalmente unas gotas de rojo neutro junto al borde del cubreobjetos. Podremos observar así que papel desempeñan los cilios en la difusión del colorante y anotaremos el resultado de las observaciones.
PROPUESTA DE TRABAJO:
- Señala dos diferencias entre el sistema de respiración pulmonar y el branquial que hemos observado.
- ¿Por qué los animales con respiración branquial como los mejillones se llegan a asfixiar después de estar fuera del agua un tiempo?
- Trata de explicar por qué los peces en general mueren mucho antes fuera del agua que los mejillones.
- Explica qué has observado después de haber añadido la gota de rojo neutro.
7- ANATOMÍA COMPARADA: OBSERVACIÓN DE APARATOS BUCALES DE ARTRÓPODOS.
MATERIAL NECESARIO.-
-Mosca, mariposa, hormiga, mosquito, pulgón, caracol, etc.
-Agujas enmangadas y lancetas.
-Pipeta o cuentagotas
Tijeras.
-Papel de filtro.
-Alcohol de 90º.
-Disolución de rojo neutro (0,5g en 200cc. de agua destilada).
-Solución salina (35g en 1000cc. de agua).
-Glicerina.
-Portaobjetos y cubreobjetos.
OBJETIVOS.-
- Conocer la variabilidad de los mecanismos de toma de alimento de algunos animales invertebrados.
- Comparar distintos aparatos bucales de invertebrados.
- Establecer relaciones entre estructura de piezas bucales y función de las mismas.
- Conocer de qué modo ingieren el alimento algunos invertebrados y establecer comparaciones con el hombre.
PROCEDIMIENTO:
1º Las muestras de invertebrados estarán conservadas en alcohol de 90º. Sobre un portaobjetos en el que habremos puesto una gota de glicerina desprenderemos la parte cefálica del resto de estructuras y trataremos de separar con unas agujas enmangadas las piezas bucales -puede ser muy útil el empleo de una lupa binocular para realizar esta tarea-.
2º una vez finalizada esta operación desecharemos el resto de las partes que no vayan a ser examinadas y las volveremos a introducir en el frasco con alcohol para una posible posterior utilización. Procuraremos extender las piezas bucales sobre el porta para una mejor observación; añadiremos ahora una pequeña gota de glicerina sobre la
muestra y la cubriremos con un cubreobjetos.
3º La preparación ya estará lista para ser estudiada en el microscopio, -40 ó 100 aumentos generalmente bastarán para realizar las observaciones requeridas-. Pasados unos días la glicerina se habrá infiltrado en los tejidos y los habrá hecho más transparentes con lo que la observación podrá mejorar sustancialmente.
PROPUESTA DE TRABAJO:
- Haz un dibujo de cada de las estructuras bucales. ¿Podrías clasificarlas según su función?
- Explica cuál puede ser la función de cada una de las piezas que constituyen uno de los aparatos bucales que hayas dibujado.
- Trata de encontrar semejanzas entre dos tipos de aparato bucal de artrópodo buscando la correspondencia entre las distintas piezas de uno y otro.
- Busca información sobre el tipo de alimentación de cada uno de los grupos de animales estudiados y del nombre del aparato bucal en cada caso.
8- HISTOLOGÍA: OBSERVACIÓN DE TEJIDO CARTILAGINOSO.
MATERIAL NECESARIO.-
-Muslo o cualquier parte de pollo que contenga huesos largos rematados en cartílago. Quilla de la pechuga, etc.
-Agua destilada.
-Glicerina.
-Eosina o azul de metileno.
-Agujas enmangadas.
-Maquinilla de afeitar desechable u hoja de afeitar.
-Portaobjetos y cubreobjetos.
-Microscopio.
OBJETIVOS.-
-Conocer algunas técnicas de preparación de tejidos animales.
-Estudiar algunas características del tejido cartilaginoso.
PROCEDIMIENTO:
1º Una vez que tengamos el hueso en cuyo extremo está el cartílago para extraer las muestras, procederemos con sumo cuidado a desmontar una maquinilla de afeitar desechable con el fin de extraer una cuchilla lo suficientemente fina y afilada; con ella se intentará dar unos cortes muy finos al extremo hialino del hueso tratando de sacar láminas casi transparentes.
2º Sobre la parte central de un portaobjetos limpio depositaremos una gota de glicerina, con una aguja enmangada recogeremos alguna de las láminas obtenidas y la depositaremos sobre el cubreobjetos.
3ºAñadiremos una gota de colorante sobre la muestra y esperaremos unos minutos. Recogeremos ahora la muestra con unas pinzas para lavar el exceso de colorante que pudiera tener - esta operación se puede hacer sobre el mismo portaobjetos añadiendo varias gotas de agua-. Trasladaremos seguidamente la muestra sobre otro porta sobre el que habremos depositado previamente una gota de glicerina y sobre esta gota colocaremos la muestra hasta que quede bien embebida.
4º. Finalmente cubriremos la muestra con un cubreobjetos tratando de evitar que se formen burbujas de aire dentro de la preparación, para conseguirlo es recomendable que el cubreobjetos vaya cayendo inclinado sobre la glicerina...si hemos seguido estos pasos la preparación puede estar ya lista.
PROPUESTA DE TRABAJO:
-Dibuja y compara lo que hayas observado con 100 y con 400 aumentos.
-¿Sabrías señalar qué corresponde a la matriz y qué a los condrocitos?
-Trata de averiguar en qué estructuras del cuerpo tenemos tejido cartilaginoso.
9- HISTOLOGÍA: OBSERVACIÓN DE TEJIDO CONJUNTIVO.
OBJETIVOS.-
-Conocer algunas técnicas de preparación de tejidos animales.
-Estudiar algunas características del tejido conjuntivo.
PROCEDIMIENTO:
1º Una vez que tengamos una porción de pollo con piel, tiraremos de ella con los dedos o con unas pinzas hasta que comience a desprenderse del tejido muscular. Observaremos que no se separa limpiamente sino que aparecen unas telillas transparentes entre la piel y el músculo y son precisamente éstas las que nos interesan.
2º Podemos colocar directamente un porta entre la piel y el músculo tratando de que la superficie de este tejido quede ya adherida directamente al portaobjetos y cortar la muestra o cortar con las tijeras una pequeña porción de tejido que extenderemos posteriormente sobre el porta.
3º Añadiremos una gota de colorante sobre la muestra y esperaremos unos minutos. Trataremos de eliminar el exceso de colorante sobre el mismo portaobjetos añadiendo varias gotas de agua que posteriormente eliminaremos con el borde de un papel secante.
4º Añadiremos una gota de glicerina y finalmente cubriremos la muestra con un cubreobjetos tratando de evitar que se formen burbujas de aire dentro de la preparación, para hacerlo es recomendable que el cubreobjetos vaya cayendo inclinado sobre la glicerina...si hemos seguido estos pasos la preparación puede estar ya lista.
PROPUESTA DE TRABAJO:
- Dibuja y compara lo que hayas observado con 100 y con 400 aumentos.
- ¿A qué pueden corresponder las diferentes estructuras que has visto dentro del tejido?