Ejemplo de investigaciones

Efecto del ejercicio en el metabolismo
Efecto de la temperatura en la velocidad de difusión
Efecto de la luz prolongada en el desarrollo de la planta
Efecto del pH en la acción de las enzimas
Efecto de la temperatura en la digestion de almidones
Cotiledones
Efecto de distintas longitudes de ondas de luz en la fotosíntesis

Efecto del ejercicio en el metabolismo

Introducción

El metabolismo es la sarna de todos los cambios químicos que tienen lugar dentro del cuerpo humano. Uno de los mayores componentes de este proceso es la producción de energía que tiene lugar dentro de las células individuales. El oxigeno es llevado a la celarla y utilizado para producir energía. Una consecuencia de este proceso es la producción de CO₂, producto residual que debe ser eliminado del cuerpo. Llevado a los pulmones por glóbulos rojos de la sangre individuales, el CO₂ es eliminado del cuerpo a través de un proceso de intercambio de gases dentro de los alveolos. El dióxido de carbono es depositado y los glóbulos rojos llevan oxigeno de vuelta a todo el cuerpo. Si se aumenta el metabolismo del cuerpo, se produce más CO₂ y, por lo tanto, la concentración de CO₂ en la sangre aumenta. Esta concentración es percibida por un mecanismo localizado dentro del cerebro por medio del cual se regula el control involuntario del ritmo de respiración. Puede parecer natural que el proceso respiratorio tendría entonces que ser acelerado para permitir que oxigeno adicional llegue a las células, así como la eliminación del exceso de CO₂ producido por el proceso de respiración celular.

El aumento en el ritmo respiratorio se observa por lo general cuando un individuo está trabajando vigorosamente. Además, el cuerpo se sobrecalienta y las glándulas sudoríparas comienzan a funcionar para eliminar el calor excesivo a través de la evaporación/enfriamiento -enfriamiento del área de la piel y, en consecuencia, de los vasos sanguíneos dilatados que se encuentran cerca de la superficie.

Si bajo las condiciones de un ejercicio vigoroso se observa en realidad un aumento de la velocidad metabólica, entonces también deberá haber un aumento en la cantidad de dióxido de carbono que se exhala. Debido a las observaciones anteriores, se podría pensar que esto es cierto. Como consecuencia de esto, se predice que un aumento del nivel de ejercicio del cuerpo deberá mostrar un aumento de la velocidad con que se elimina CO₂ del cuerpo, junto con el subsecuente incremento de la temperatura de la superficie (piel), el ritmo respiratorio y la actividad de las glándulas sudoríparas.

Experimento

Sujetos: Los sujetos fueron los 48 miembros de una clase de ciencias que consistía de 24 hombres y 24 mujeres de edades entre los 14-16 años. La mitad de los hombres y la mitad de las mujeres eran vegetarianos. Se decidió que todos los sujetos gozaban de buena salud.

Instrumentos: Los instrumentos consistieron en 12 frascos idénticos de 250 ml. y 12 tubos de vidrio de 20 cm. de longitud y 3 mm. de diámetro interior. Se utilizó una solución de fenoftaleína al 5p como indicador, y el agente de titulación fue una solución de NaOH al 0,04%.

Procedimiento: Se instalaron y prepararon los instrumentos antes de la aparición de los sujetos. Se colocaron las siguientes substancias químicas en cada frasco: 100 ml. H₂O (se controló el pH del H₂O en 7), 5 gotas de la solución indicadora de fenolftaleína y suficiente NaOH como para que cada solución se volviera ligeramente rosada; se determinó que todos los frascos eran del mismo color.

Se dieron instrucciones a los estudiantes de que comieran entre las 7 y las 8 de la mañana del día de la prueba. A su llegada a la clase (primer periodo), se les ordenó que descansaran for 15 minutos. Luego de descansar, los sujetos fueron divididos al azar en dos grupos. Cada grupo contenía 6 hombres vegetarianos y seis hambres no vegetarianos, 6 mujeres vegetarianas y 6 mujeres no vegetarianas. Inmediatamente después de esto se efectuó la prueba en el Grupo I.

La prueba consistió en exhalar normalmente por un minuto, a través del tubo, en la botella que contenía la solución antes mencionada. Después de un minuto se retiraron las soluciones de los sujetos y se analizaron de la siguiente manera para determinar el contenido de CO₂: Se colocaron gotas de NaOH en la solución ligeramente ácida (la combinación de CO₂ y agua da como resultado una solución débil de ácido carbónico) se añadieron suficientes gotas para devolver a la solución el color rosado original; se contó y registró el número de gotas necesarias; se sabe que una gota de NaOH al 0.04% es equivalente a 10 micromoles de CO₂; por lo tanto se pueden registrar los micromoles de CO₂.

Luego el Grupo I realiza cinco minutos de ejercicios vigorosos (correr en el lugar 168 pasos/minuto) y a su terminación nuevamente se realiza una prueba de contenido de CO₂.

Se hace que el Grupo II realice ejercicios vigorosos durante 5 minutos, inmediatamente después del periodo de descanso de 15 minutos, y luego se realiza la prueba para determinar el contenido de CO₂.

A continuación se las deja descansar por un periodo de 30 minutos, al final del cual se les aplica la prueba para determinar el contenido de CO₂, considerándose ésta como la condición de descanso. A la mañana siguiente se siguen los mismos procedimientos, pero las condiciones de los grupos son invertidas. En otras palabras, el Grupo I es sometido a los procedimientos seguidos por el Grupo II durante el primer día y, de la misma manera, el Grupo II sigue los procedimientos que el Grupo I siguió durante el primer día.

Es necesario indicar que la información es clasificada por separado bajo cada grupo, y de acuerdo a criterios tales como si el sujeto es vegetariano, no vegetariano, hombre o mujer. Se combinará la información si no se encuentran diferencias entre grupos, excepto si éstas son el resultado de condiciones experimentales o de control.

Resultados

A continuación se presentan los resultados obtenidos. La información está expresada en micromoles de CO₂ producido.

Tabla 1 Información sobre cada sujeto

	Sujeto	Dieta	Sexo	Ejercicio (Micromoles)	Descanso (Micromoles)	Diferencia (Micromoles)
GRUPO I	1	V	M	161	127	34
	2	V	M	176	126	50
	3	V	M	137	99	38
	4	V	M	145	111	34
	5	V	M	159	120	39
	6	V	M	193	121	72
	7	V	F	129	86	43
	8	V	F	150	114	37
	9	V	F	199	105	95
	10	V	F	168	78	90
	11	V	F	132	87	45
	12	V	F	130	99	31
	13	NV	M	179	133	46
	14	NV	M	181	121	60
	15	NV	M	156	98	58
	16	NV	M	200	111	89
	17	NV	M	190	100	90
	18	NV	M	145	101	44
	19	NV	F	141	102	39
	20	NV	F	154	100	54
	21	NV	F	149	89	60
	22	NV	F	144	95	49
	23	NV	F	140	72	68
	24	NV	F	135	89	46

	Sujeto	Dieta	Sexo	Ejercicio (Micromoles)	Descanso (Micromoles)	Diferencia (Micromoles)
GRUPO II	1	V	M	161	127	34
	2	V	M	176	126	50
	3	V	M	137	99	38
	4	V	M	145	111	34
	5	V	M	159	120	39
	6	V	M	193	121	72
	7	V	F	129	86	43
	8	V	F	150	114	37
	9	V	F	199	105	95
	10	V	F	168	78	90
	11	V	F	132	87	45
	12	V	F	130	99	31
	13	NV	M	179	133	46
	14	NV	M	181	121	60
	15	NV	M	156	98	58
	16	NV	M	200	111	89
	17	NV	M	190	100	90
	18	NV	M	145	101	44
	19	NV	F	141	102	39
	20	NV	F	154	100	54
	21	NV	F	149	89	60
	22	NV	F	144	95	49
	23	NV	F	140	72	68
	24	NV	F	135	89	46
GRUPO II	25	V	M	149	104	45
	26	V	M	192	117	75
	27	V	11	179	121	58
	28	V	M	177	117	60
	29	V	M	156	109	45
	30	V	M	181	100	81
	31	V	F	121	84	37
	32	V	F	145	95	50
	33	V	F	129	96	33
	34	V	F	131	73	58
	35	V	F	140	77	63
	36	V	F	130	87	43
	37	NV	M	177	127	50
	38	NV	M	145	109	36
	39	NV	M	140	109	31
	40	NV	M	190	121	69
	41	NV	M	171	113	58
	42	NV	M	158	103	55
	43	NV	F	131	87	44
	44	NV	F	154	86	68
	45	NV	F	153	90	63
	46	NV	F	139	99	40
	47	NV	F	138	91	47
	48	NV	F	127	83	44

Tabla 2

	Promedios
Hombres	Descanso	Ejercicio
Vegetarianos	114	167
No vegetarianos	112	169
Mujeres
Vegetarianas	91	142
No vegetarianas	90	142

Tabla 3

Información a partir de los promedios - Combinando Información sobre Vegetarianos y No Vegetarianos

	Descanso	Ejercicio	Diferencia
Hombres	113	168	55
Mujeres	90,5	142	51,5

Tabla 4 Suma de Micromoles de CO₂ de Cada Grupo

	Ejercicio	Descanso	Diferencia
Grupo I	3753	2483	1270
Grupo II	3653	2399	1254
Diferencias	100	84

Tabla 5 Información Expresada en Promedios de Micromoles de CO₂

	Ejercicio	Descanso	Diferencia
Grupo I	156,5	103,5	53,0
Grupo II	152,5	100,0	52,0
Diferencias	4,5	3,5

Velocidad metabólica

La información no desarrollada para el primer día puede encontrarse en la Tabla 1. La Tabla 2 presenta los promedios de descanso y ejercicio para ambos días, para hombres y mujeres, divididos en grupos vegetarianos y no vegetarianos. De acuerdo con esta tabla, la información sobra vegetarianos y no vegetarianos no difiere significativamente. La Tabla 3 combina los grupos vegetarianos y no vegetarianos y da los promedios de la variable independiente para sujetos hombres y mujeres. A partir de esta tabla podemos concluir que existen grandes diferencias entre la velocidad metabólica de hombres y mujeres, pero que los incrementos causados por la condición experimental son bastante constantes. La Tabla 4 presenta un resumen de la información no desarrollada sobre el Grupo I y el Grupo II en el primer día, y la Tabla 5 proporciona los promedios. Es aparente cuando se analiza esta tabla que las condiciones del grupo no influenciaron la información.

Discusión

Luego de examinar la información nos vemos obligados a concluir que no existen diferencias en la velocidad metabólica de vegetarianos y no vegetarianos y que existen grandes diferencias entre la velocidad metabólica de hombres y mujeres. La acción de la variable independiente es dramática y consistente en todos los sujetos y en todas las pruebas.

También se observó que 2 medida que el ejercicio continuaba, el ritmo respiratorio de los sujetos aumentaba, y que al final del periodo de ejercicio era mucho más rápido. Igualmente, los sujetos transpiraron mucho, y debemos concluir que se debió a un incremento en la cantidad de calor producido en el cuerpo el cual, a su vez, debe haber sido causado por el aumento de la oxidación y, en consecuencia, por un aumento de la velocidad metabólica. Es evidente que un aumento del ejercicio da como resultado un aumento de tanto el ritmo respiratorio como de la cantidad total de CO₂ eliminada del cuerpo. Entonces se origina la pregunta sobre los incrementos del ejercicio necesarios para producir un cierto incremento de CO₂ espirado por unidad de tiempo. Se necesita información adicional utilizando condiciones de ejercicio para demostrar esta relación. Asimismo, ¿cuál es la relación entre la cantidad de calor y el sudor producido?

Parecería ser que el ritmo respiratorio está controlado por un factor que percibe la cantidad de CO₂ en la sangre y, en consecuencia, la cantidad de actividad metabólica que está teniendo lugar en el cuerpo. La pregunta que se presenta aquí es si existe otra manera por la cual pueda aumentarse la velocidad metabólica sin ejercicio.

Observamos los mismos fenómenos cuando la gente está asustada. Es decir, hay un aumento del ritmo respiratorio así como un incremento de la transpiración, aunque quizá no en la misma cantidad. Esto indicaría que la velocidad metabólica puede ser aumentada sin ejercicio y que también se encuentra controlada por un factor otro que el contenido de CO₂ en la sangre. La pregunta que entonces surgirla secta tocante al efecto del aumento del ritmo respiratorio de manera artificial (tal vez utilizando hormonas) sobre la velocidad metabólica.

Durante este experimento se observó que los sujetos transpiraban mucho mientras realizaban ejercicios. Entonces, si se aumentara la transpiración de manera artificial (no por medio de ejercicio), ¿necesitaría esto un aumento de la velocidad metabólica? De ser así, ¿cuál tendría que ser su mecanismo de control?

Nuestros resultados sugieren aún otro experimento. Si simplemente se pidiera a los sujetos que respiraran más rápido (hipervantilación) y que no realizaran ejercicios, ¿seria posible observar un aumento en la cantidad de CO₂ producido luego de diferentes períodos de tiempo de hiperventilación? Estas condiciones elevarían el ritmo respiratorio sin tener que aumentar significativamente el ejercicio y sin introducir hormonas en la corriente sanguínea, y puede resultar interesante observar los efectos de este tipo de condición.

Por lo tanto, parecería ser que tenemos más de un índice de velocidad metabólica. Los aumentos metabólicos están indicados por un síndrome de fenómenos observables -aumento del calor del cuerpo, aumento del CO2 producido por unidad de tiempo, incremento de la transpiración y aumento del ritmo respiratorio. Se ha sugerido que estas cuatro medidas sean manipuladas independientemente de la condición de ejercicio y que se observen los resultados. Asimismo, se necesita una descripción más clara de la variable ejercicio, lo cual significa que se deben dar cantidades variables de ejercicio al sujeto y sus indicadores de 12 velocidad metabólica tienen que ser medidos. También es claro que se necesita más información relacionada a ciertas variables del sujeto, tales como edad, peso, tonicidad muscular y sexo.

Resumen

Se llevó a cabo un experimento para observar el efecto del ejercicio vigoroso en la velocidad metabólica de 24 estudiantes hombres y 24 estudiantes mujeres de edades entre los 14 y 16 años. Se dividió a los sujetos da -cuerdo con la dieta y sexo, y su información se tabuló por separado. Se determinó que bajo condiciones do ejercicio se producía más CO₂ que durante la condición de control de descanso. Asimismo, se halló que los hombres poseen una velocidad metabólica más elevada que las mujeres y que no existen diferencias debido a una dieta vegetariana o no vegetariana.

Se sugirió que se describieran las variables ejercicio y sujeto con mayor claridad y que se examinaran los indicadores de la velocidad metabólica (transpiración, aumento del ritmo respiratorio, CO₂ producido y calor del cuerpo) independientemente de la condición de ejercicio.

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