Biología Estudiante PDF

Edicin Especial parael Ministerio de EducacinProhibida su comercializacin


Mara Alejandra Lpez Verrilli

Sandra Pereda Navia

Biologa1Texto del estudiante

Educacin media

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Educacin mediaEducacin media

BiologaEducacin media

Biologa

Ao 2014 Edicin Especial parael Ministerio de EducacinProhibida su comercializacin




Sandra Pereda Navia


Educacin media

Mara Alejandra Lpez VerrilliBioqumica

Universidad Nacional de San Luis, Argentina.Doctora de la Universidad de Buenos Aires,

rea Qumica Biolgica.

Sandra Pereda NaviaBioqumica

Pontificia Universidad Catlica de Chile.Profesora Educacin media con mencin en

Biologa y Qumica, Universidad Mayor.

El Texto del estudiante Biologa 1 Educacin media, es una obra colectiva, creada y diseada por el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, bajo la direccin editorial de:

RODOLFO HIDALGO CAPRILE

SUBDIRECCIN EDITORIAL REA PBLICA:

Marisol Flores Prado

ADAPTACIN Y EDICIN:

Andrea Vergara Rojas

AUTORES:


Sandra Pereda Navia

CORRECCIN DE ESTILO:

Eduardo Arancibia Muoz

Ana Mara Campillo Bastidas

Cristina Varas Largo

Rodrigo Olivares de la Barrera

Jorge Rodrguez Pia

DOCUMENTACIN:

Paulina Novoa Venturino

Cristian Bustos Chavarra

REVISIN DE ESPECIALISTA:

Paula Faras Rodrguez

Pilar Olea Ortega

Ernesto Molina Balari

SUBDIRECCIN DE DISEO:

Vernica Romn Soto

Con el siguiente equipo de especialistas:

COORDINACIN GRFICA:

Ral Urbano Cornejo

DISEO Y DIAGRAMACIN:

Mariana Hidalgo Garrido

Ana Mara Torres Nachmann

lvaro Prez Montenegro

FOTOGRAFAS:

Csar Vargas Ulloa

Archivo Santillana

Latinstock

Wikimedia commons

ILUSTRACIONES:

Carlos Urquiza Moreno

Archivo editorial

CUBIERTA:

Ral Urbano Cornejo

PRODUCCIN:

Rosana Padilla Cencever

2013, by Santillana del Pacfico S. A. de EdicionesDr. Anbal Arizta 1444, Providencia, Santiago (Chile)

PRINTED IN CHILEImpreso en Chile por Quad/Graphics Chile S.A.

ISBN: 978-956-15-2301-2Inscripcin N: 235.665

Se termin de imprimir esta 1 edicin de265.600 ejemplares, en el mes de diciembre del ao 2013.

www.santillana.cl

ndicePresentacin

Este Texto ha sido escrito y diseado pensando en ti, como protagonista de tu proceso de aprendizaje. Procuramos entregarte los contenidos empleando un lenguaje sencillo, ilustraciones, esquemas y fotografas de calidad, con ejemplos cotidianos y con actividades y experimentos simples que te motiven a investigar y entender fenmenos que ocurren a tu alrededor. Esperamos que al recorrer las pginas de este libro puedas descubrir y admirar los principios comunes al funcionamiento de todas las formas vivientes, valorar la diversidad de tipos celulares y apreciar la interdependencia que existe entre estas. Tambin pretendemos que adquieras hbitos y conductas responsables frente a la mantencin de tu salud y al cuidado del medioambiente y de la biodiversidad presente en nuestro planeta.

Este libro pertenece a:

Nombre:

Curso: Colegio:

Te lo ha hecho llegar gratuitamente el Ministerio de Educacin a travs del establecimiento educacional en el que estudias.

Es para tu uso personal tanto en tu colegio como en tu casa; cudalo para que te sirva durante varios aos. Si te cambias de colegio lo debes llevar contigo y al finalizar el ao, guardarlo en tu casa.

En el texto hemos restringido las referencias web solo a sitios estables y de reconocida calidad, a fin de resguardar la rigurosidad de la informacin que all aparece.

3ndice

ndice

Biologa, la ciencia que estudia la vida 6

Unidad 1 La clula 12

Leccin 1: Cmo se descubri la clula? 14

Leccin 2: Qu tipos de clulas existen y cmo funcionan? 18

Leccin 3: Cmo son los organelos que producen energa en la clula? 28

Leccin 4: Cmo se origin la clula eucarionte? 34

Evaluacin intermedia 36

Leccin 5: De qu est compuesta la clula? 38

Leccin 6: Cul es la funcin de las enzimas? 50

Taller de ciencias 54


Sntesis de la unidad 58

Evaluacin final 60

Me evalo 63

Actividades complementarias 64

Ciencia, tecnologa y sociedad 66

Unidad 2 Especializacin y transporte celular 68

Leccin 1: Cmo se organizan las clulas en los organismos pluricelulares? 70

Leccin 2: Cmo se comunica la clula con su entorno? 82


Leccin 3: Cmo ingresa y sale el agua de una clula? 102


Leccin 4: Cul es la importancia de la permeabilidad celular? 112



Evaluacin final 122

Me evalo 125



ndice4

ndice

Unidad 3 Fotosntesis 130

Leccin 1: La fotosntesis 132

Leccin 2: Fases de la fotosntesis 144

Leccin 3: Factores que afectan a la fotosntesis 148



Leccin 4: Productividad en los ecosistemas 156



Evaluacin final 168

Me evalo 171



Unidad 4 Materia y energa en los ecosistemas 176

Leccin 1: De dnde obtienen energa los seres vivos? 178

Leccin 2: Cmo se comporta un ecosistema? 182


Leccin 3: Cmo fluyen la materia y la energa en el ecosistema? 192


Leccin 4: Cmo la actividad humana afecta la transferencia de materia en el ecosistema? 202



Evaluacin final 216

Me evalo 219



Solucionario 224

Anexos 234

Glosario 248

ndice temtico 252

Bibliografa 254

Agradecimientos 255

5ndice

Biologa, la ciencia que estudia la vida

En estas primeras pginas podrs conocer sobre esta ciencia que comenzars a estudiar en primer ao de educacin media.

La biologa es la ciencia que estudia la vida. Su campo es muy amplio, pues se encarga de investigar todos los grupos de seres vivos desde diferentes puntos de vista: su forma, sus funciones, su comportamiento, su desarrollo y las relaciones que establecen con su hbitat, entre otros aspectos.

Historia de la biologaAunque la mayora de los principales descubrimientos en el campo de las Ciencias Biolgicas se han efectuado en los dos ltimos siglos, aquellos se han podido producir solo gracias a los aportes que se han ido generando en los perodos anteriores.

La historia de las ideas biolgicas, como las de otras ciencias, no ha tenido una progresin constante, alternndose pocas florecientes con fases de estancamiento e incluso de regresin en cuanto a conocimientos. Las primeras ideas surgen en el siglo VI a.C., cuando Jenfanes de Colofn explica la presencia de restos de animales marinos en las montaas. Le siguen los aportes de Aristteles y Galeno en los siglos cuatro y dos a.C., respectivamente.

A partir del siglo XII se van generando nuevos aportes, entre los que se destacan: los estudios de anatoma humana realizados por Leonardo Da Vinci y Andreas Vesalio; la introduccin del trmino clula, hecha por Robert Hooke; la teora de la evolucin planteada por Darwin, y la publicacin de las leyes de la herencia propuestas por Gregor Mendel.

A partir del siglo XX, el conocimiento cientfico ha experimentado una aceleracin sin precedentes de la mano de un mejoramiento de los instrumentos de registro y medicin y del aumento de cientficos y grupos de investigacin.

Da Vinci, L. (1487). El hombre de Vitrubio. Venecia, Italia: Galera de la Academia de Venecia.

La biologa se considera una ciencia experimental que busca explicar, de forma razonada y mediante experimentos controlados, los procesos que ocurren en los seres vivos y establecer los principios que los rigen.

6 Introduccin

Biologa, la ciencia de la vida

En qu reas se divide la biologa?

Su campo es amplio, ya que abarca desde la funcin molecular y la estructura celular hasta el estudio de la bisfera. A continuacin, se entrega una descripcin general de las reas desarrolladas en esta ciencia.

EcologaEstudia la relacin entre los organismos y el medio ambiente.

ZoologaEstudia los animales.

PaleontologaEstudia los fsiles.

EvolucinEstudia los cambios de los organismos en el tiempo.

BotnicaEstudia las plantas.

GenticaEstudia la herencia biolgica.

FisiologaEstudia el funcionamiento de los organismos.

MicrobiologaEstudia los organismos microscpicos.

AnatomaEstudia la estructura interna de los organismos.

EmbriologaEstudia el desarrollo de los seres vivos, de la fecundacin al nacimiento.

BiotecnologaEstudia los procesos biolgicos aplicados a la industria.

VirologaEstudia los virus.

CitologaEstudia la clula.

BioqumicaEstudia la composicin qumica de la materia viva.

BIOLOGA

7IntroduccinIntroduccin


El pensamiento cientfico

La biologa, como todas las ciencias, sigue un mtodo de trabajo que se denomina mtodo cientfico. Este mtodo consiste en observar, reflexionar sobre lo observado y comprobar las ideas planteadas al inicio de la observacin para emitir una conclusin. El mtodo cientfico se basa en dos pilares fundamentales: la replicabilidad, que es la posibilidad de repetir un experimento en cualquier lugar y por cualquier cientfico, y la refutabilidad, que es la posibilidad de que toda proposicin o hiptesis cientfica pueda ser comprobada como verdadera o falsa.

A continuacin, te presentamos un ejemplo de cmo se aplic el mtodo cientfico al estudiar la generacin espontnea a partir de la materia no viva.

Antecedentes: La idea de que algunos seres vivos podan originarse directamente de materiales inanimados imper en el mundo de las ciencias durante casi veinte siglos. Segn esta teora, las anguilas se generaban del barro, las ranas de la lluvia y las moscas de la carne putrefacta.

ObservacinPlanteamiento del problema

Hiptesis

A comienzos del siglo XVII, el cientfico Francesco Redi se cuestiona la teora de la generacin espontnea.

Redi observ que unas larvas de moscas aparecan en un trozo de carne varios das despus de que unas moscas se posaran en ella.

Redi relaciona la aparicin de las larvas con la presencia de moscas.

Redi plantea la siguiente hiptesis: si las moscas se posan sobre la carne, entonces aparecen las larvas al cabo de varios das.

8 Introduccin


Comunicacin

Experimentacin Anlisis Conclusin

Para comprobar la hiptesis, Redi realiza una serie de experimentos.

Coloca en ocho recipientes de vidrio trozos de carne y pescado y cierra con las tapas la mitad de estos.

Coloca en ocho recipientes de vidrio trozos de carne y pescado y cierra con gasa la mitad de estos para permitir el paso del aire.

Comprueba que solo en los frascos abiertos y en los que se posaron moscas aparecan las larvas.

Este experimento demostr que no es la falta de aire lo que impeda la generacin de larvas en la carne, sino la imposibilidad de que entraran en contacto la carne y las moscas.

Redi concluy que las larvas no se generaban a partir de la carne, sino que provenan de los huevos que las moscas ponan en ella.

Redi establece una nueva teora que se opone a las ya existentes. Esta investigacin pasa a ser un antecedente para nuevas investigaciones.

9Introduccin


Cmo influye la biologa en la vida?

En la actualidad, la biologa se aplica en diversas actividades humanas: la generacin de energa y el cuidado del ambiente, la investigacin mdica, la agricultura, la industria, la veterinaria, la tecnologa, entre otras.

Biologa medioambiental. Una de las ramas que relacionan la biologa con el medioambiente es la ecologa. Ella proporciona informacin sobre los ecosistemas, as como los criterios para la proteccin de estos.

Biologa industrial. El proceso natural de fermentacin es usado ampliamente en la industria panificadora, en la produccin de bebidas alcohlicas y en la elaboracin de productos lcteos. Tambin se trabaja en la extraccin de sustancias consideradas como bioactivas (alcaloides y vitaminas, entre otras).

Biologa agrcola y ganadera. En agronoma se estudian el ciclo productivo y la adaptabilidad de las cosechas con el objeto de mejorar el rendimiento de estas. En ganadera, el foco se centra en la seleccin gentica para el mejoramiento de las razas y de la productividad.

Biologa y medicina. Conocer bien algunos microorganismos ha permitido desarrollar antibiticos para detener muchas enfermedades. Los avances en bioqumica e inmunologa han permitido frenar algunas enfermedades infecciosas y disminuir el rechazo de rganos en los trasplantes.

Biologa industrial.El proceso natural de fermentacin es usado ampliamente en la industria panificadora, en la produccin de bebidas alcohlicas y en la elaboracin de productos lcteos. Tambin se trabaja en la extraccin de sustancias consideradas como bioactivas (alcaloides y vitaminas, entre otras).

Biologa y tecnologa. La ingeniera gentica ha permitido obtener sustancias como la insulina y la hormona del crecimiento. Se han desarrollado reas como la bioinformtica, que aplica la informtica al anlisis de datos biolgicos, y la biomecnica, que estudia la estructura mecnica de los seres vivos.

Biologa medioambiental.Una de las ramas que relacionan la biologa con el medioambiente es la ecologa. Ella proporciona informacin sobre los ecosistemas, as como los criterios para la proteccin de estos.

Biologa agrcola y ganadera.Biologa y medicina.

Biologa y tecnologa.

10 IntroduccinIntroduccin


De qu me sirve estudiar biologa?

Probablemente, alguna vez te has hecho esta pregunta y quizs an no tengas una clara respuesta para ella.

El estudiar biologa te entregar conocimientos que te ayudarn a comprender, desde otro punto de vista, lo que ocurre a tu alrededor. Por ejemplo, el estudio del cerebro se ha utilizado para comprender el comportamiento humano; la investigacin de los microorganismos y de las clulas, para establecer nuevos tratamientos para enfermedades; observar las relaciones entre los organismos, para comprender la importancia de cada una de las especies que existen sobre el planeta. Al estudiar biologa tambin podrs comprender mejor cmo funciona tu cuerpo, el origen de la vida y cmo esta ha evolucionado en el tiempo, y entenders por qu solo un par de cromosomas hacen la diferencia entre un orangutn y t.

Y ahora?

Solo resta que comiences esta aventura y que disfrutes junto a tus compaeros de esta nueva experiencia.

11Introduccin

La clula

Leccin 1: Cmo se descubri la clula?

Conocerlosaportesrealizadospordiferentescientficosalestudiodelaclulaylospostuladosdelateoracelular.

Leccin 2: Qu tipos de clulas existen y cmo funcionan?

Distinguirlosdiferentestiposcelulareseidentificarlasfuncionesdelosdiferentesorganelos.

Leccin 3: Cmo son los organelos que producen energa en la clula?

Describirlafuncindecloroplastosymitocondrias.

Leccin 4: Cmo se origin la clula eucarionte?

Explicarlaimportanciadelateoraendosimbitica.

Leccin 5: De qu est compuesta la clula?

Identificarlasprincipalesbiomolculasinorgnicasyorgnicasyreconocerenquestructurasseencuentran.

Leccin 6: Qu funcin tienen las enzimas?

Describirelroldelasenzimaseidentificarlascondicionesptimasdesufuncionamiento.

Me preparo para la unidadComo has aprendido en aos anteriores, todos los seres vivos estn conformados por pequeas unidades denominadas clulas. Cada una de ellas tiene vida propia, ya sea como un organismo unicelular, o agrupada formando tejidos, como observas en la fotografa y como los que te constituyen. Busca en tu casa diferentes estructuras, juguetes, elementos, entre otros, que estn construidos en base a la repeticin de una estructura ms pequea que puedas identificar, como una muralla de ladrillos, un juguete de piezas ensamblables, un rompecabezas, entre otros. Dibuja la estructura pequea en tu cuaderno y luego, la que se conforma de varias de ellas. Durante la clase, comenta esta tarea a tus compaeros y reflexionen: de qu forma se podra establecer una relacin entre la estructura escogida en casa con la fotografa de tejido vegetal que observas en la fotografa.

1UNIDAD

Objetivos de la unidad

Unidad 1: La clula12

Para comenzar1. Lasestructurasrectangularesqueobservasenestas

pginassonclulasdeunaplantaacuticallamadaSpirodela.Qucreesquenecesitaesteorganismoparamantenerseconvida?,dequmaneraobtendrsualimento?,qutipodeclulasson?

2. Segnloquehasaprendidoenaosanteriores,reconocesalgunasestructurasinternasencadaclula?,cules?

3. Reflexionasobrelaideadequetodoslosseresvivosestnconstituidosporelmismotipodeestructurasbsicas:lasclulas,qupiensassobreestaidea?

4. Quimportanciatieneparalamedicinaelestudiodelaclula?

Unidad 1: La clula 13

Trabaja con lo que sabes

De qu est compuesto el tejido de epidermis de cebolla?

Materiales:

mediacebolla aguadestiladapinza azuldelmetilenoaguja papelabsorbenteportaobjeto tijeracubreobjeto gotario

UtilicenelAnexoUso de microscopiodelapgina236deltextoparacomplementareltrabajo.

Procedimiento:

1. Separendoscapasgruesasdelacebolla(catfilo)ydesprendancuidado-samentelamembranaadheridaentreellas.

2. Coloquenlamembranasobreunportaobjetosyextindanla.

3. Agreguenunagotadeaguayunagotadeazuldemetilenosobrelamuestra;djenloactuardurantecincominutos.

4. Lavenlamembranaconabundanteaguahastaquedejedesoltarcolorante.

5. Observenalmicroscopio;recuerdenquedebencomenzarporelmenoraumento.

6. Dibujenloqueobservan(anotencadavezelaumentoutilizado).Luego,respondanlaspreguntas.

a. Cmopodranfundamentarqueloqueobservanesuntejido?

b. Questructurascelularesidentifican?Rotlenlasensusdibujos.

c. Dibujenlosnivelesdeorganizacindelacebolla,desdelaclulaqueacabandeobservarhastaelrgano(cebolla).

Propsito de la leccin

Todoloquehasaprendidosobrelaclulahasidoproductodeaosdeestudiodemuchoscientficosycientficas,quelahanobservadocondetencinyasombro.Enestaleccinaprenderssobrelaprogre-sindesusestudios,elcontextoenelquesedesarrollaronysuvalorparaelavancedelamedicinaenlaactualidad.

Debes recordar: caractersticas generales de las clulas y niveles de organizacin de los seres vivos.


LECCIN 1:Cmo se descubri la clula?

Estudio de la clula

Losprimerosconocimientossobrelaclulaseremon-tanalao1665,graciasalasobservacionesdetejidosvegetalesrealizadasporRobert Hooke(fsicoingls).

EnsuobraMicrographiadescribicondetallequeeltejidodecorcho(tejidodecortezadeunrbol)estabaconstituidoporunaseriedepequeascel-das,parecidasalasdeunpanaldeabejas,alasquedenominclulas.

Sinembargo,estasceldillasdelcorchonoeranreal-menteclulascompletas,sinoqueparedesdeclulasvegetalesmuertas.

UncontemporneodeRobertHooke,Anton van Leeuwenhoek,ricocomerciantedehilos(holands)ynaturalistaaficionado,construymicroscopiossimplesqueaumentabanunaimagenhasta200veces.Graciasasusmicroscopios,estenaturalistapudorealizarinteresantesdescubrimientosalobservarelaguadelascharcasylosfluidosinternosdelosanimales.Pudoverporprimeravezorganismosunicelulares,alosquedenominanimculos.Tambinobservlevaduras,espermatozoides,glbulosrojose,incluso,bacterias.

Tejido de corcho dibujado por Hooke.

Con este microscopio que permita ver una imagen aumentada 50 veces, construido por l mismo, Hooke observ clulas por primera vez. Dibujo realizado por el mismo Robert Hooke.

1. CulcreestqueeraelproblemadeinvestigacinquemotivaHookeaobservarcondetencinlostejidosvegetales?Infiere.

2. QumspodrahaberobservadoHookesiensupocahubiesenexistidomicroscopioscomolosactuales?

Actividad 1 Pensamiento crtico

Leccin 1: Cmo se descubri la clula? 15

Unidad

Postulados de la teora celular

1. Laclulaeslaunidad morfolgicadetodoslosseresvivos,esdecir,todoslosseresvivosestnconstituidosporunaomsclulas.

2. Laclulaeslaunidad fisiolgicadelosorganismos.Laclula,comounidad,escapazderealizartodoslosprocesosmetabli-cosnecesariosparapermanecerconvida.

3. Laclulaeslaestructuradeorigenydeherenciadelosseresvivos,esdecir,todaclulaproviene,pordivisin,deotraclulaysolopuedensurgirapartirdeotrasyaexistentes.

Apartirdeloanteriorsepuedenafirmarlossiguienteshechosquecomplementanlateoracelular:

Lasclulassonsimilaresencuantoasucomposicinqumica.

Lasclulascontieneninformacinhereditariaquesetransmitealasclulashijas.

Laactividaddeunorganismodependedelaactividadtotaldesusclulas.

Tejido conductor en una preparacin de hoja de pino.

Teora celular

DuranteelsigloXVIIIapenashuboavancesenelestudiodelaclula,porquenoseperfeccionaronlosmicroscopiosy,portanto,nosepudomejorarlacalidaddelasobservaciones.Fueasquelostejidosanimalesnofueposibleobservarlosdurantemuchotiempo,ynoresulttansencillodescubrirquetambinestabanconstituidosporclulas.

166516651665

Hooke

Observacin de las primeras clulas vegetales.

Leeuwenhoek trabaja construyendo microscopios y observa glbulos rojos, espermatozoides, entre otras clulas.

Observacin de las primeras clulas animales.

Se establece que plantas y animales estaban formados por clulas.

Dutrochet, bilogo y fisilogo francs, establece la idea de que la estructura microscpica de algunas plantas y animales era muy similar, y que los diversos tejidos estaban formados por clulas diversificadas.

182418241824


Estafilococo y glbulos blancos.

Rudolf Virchow (1821-1902), mdico patlogo alemn, luego de estudiar el origen de diversas enfermedades, propone que estas se deban, en primera instancia, al mal funcionamiento de las clulas. Postula tambin que las clulas provienen de una preexistente, contribuyendo as al tercer postulado de la teora celular.

Tercer postulado de la teora celular.

Primer y segundo postulado de la teora celular.

Fueron los cientficos alemanes Mathias Schleiden (1804-1881) y Theodor Schwann (1810-1882), quienes, basndose en estudios previos, propusieron la idea de que todos los seres vivos estn formados por clulas. Esta propuesta inicial, complementada por nuevos descubrimientos, pas a constituir los dos primeros postulados de la teora celular.

183818381838 185518551855

1. Virchowpostulquecuandounorganismootejidopresentaunaenfermedadoalteracin,lasclulasindividualesquelocomponenseencuentranafectadas.a. QupostuladosdelateoracelulardebicomprenderVirchowparaplantearestaconclusin?b. Cmofundamentarasestaideaconloquehasaprendidosobrelasclulas?

2. Relacionalalneadetiempodeestaspginasconlaideadelcarcter dinmicodelaciencia.

3. Investigasobreaportesdeotroscientficosalestudiodelaclulaycompletalalneadetiempoentucuaderno.

Actividad 2 Pensamiento crtico

Observaeldibujodeclulasdecebollapublicadoen1834porSchwann.Luegoresponde.

1. Cuntasclulaspuedesidentificareneldibujo?

2. Qusimilitudesydiferenciaspodrasestablecerenrelacincontudibujorealizadoenlapgina14?

3. CmocreestquecontribuylaobservacindeSchwannalconocimientodelasclulasenlaactualidad?

Al finalizar la leccin...

Unidad

17Leccin 1: Cmo se descubri la clula?


Diseando y construyendo un modelo celular

1. Observenlailustracindeunaclulaprocarionte(bacteria)ycomentenconsugrupodetrabajolasestructurasqueposee.

Luegoproponganlosmaterialesqueutilizarnparaconstruirunmodelodeestetipocelular.Algunosmaterialessugeridosson:gelatinatransparente,unrecipientedeplstico,esferasdeplumavit,lana,corchos,entreotros.

2. Luegodedisearlo,constryanlo.PuedenbuscarotrasilustracionesyfotografasenlibrosoInternet.

a. Qudiferenciaspuedenestablecerentresumodeloylasilustracionesdeclulaquehanvistoanteriormente?

b. Conqumaterialrepresentaroncadaestructura?

c. Culcreenustedesqueeselaportedelaconstruccindemodelosparaelestudiodelasciencias?

3. Presentensumodelodeclulaprocariontealrestodelcurso.Expliquenquestructurasposeeyqueservivoes.


Losseresvivos,desdelasbacterias(comolaqueacabasdemodelar)hastalosgrandesmamferos,pequeosinsectos,hongos,rboles,entreotros,estncompuestosdeclulas.Questructuraspresentanlasclulasquelespermitenserlaunidadbsicadetodoslosseresvivos?Enestaleccinaprenderssobrelostiposdeclulasqueexistenycmofuncionacadaunadeellas.

Debes recordar: estructura de la clula.

Flagelo

Membrana plasmticaRibosoma

Mesosoma

Pared celular

Nucleoide

Todos los seres vivos estn formados por clulas

Lasclulassonestructurascomplejasqueconstituyenelmnimoniveldevida,esdecir,nohayestructurasmssencillasconvida.Puedensermuypequeas,comolasbacteriasomsgrandesconmsdeunmetro,comolasclulasnerviosasdealgunospulposycalamares.

Losseresvivospuedenserunicelulares,siestnformadosporunasolaclula,omulticelulares,siestnformadospormuchasclulas.


LECCIN 2:Qu tipos de clulas existen y cmo funcionan?

A. Membrana plasmtica

B. Material gentico

C. Citoplasma

Podemosreconocerentretodoslosseresvivosdostiposdeclulas:lasproca-riontesylaseucariontes,quesediferencianensuniveldecompartimentalizacin(organizacindeespacios)queexistealinteriordeellas.Acontinuacinobservalasestructurasquepresentanencomnambostiposcelulares.

Componentes bsicos de todas las clulas

Todaslasclulas,seanprocariontesoeucariontes,presentanlassiguientesestructuras:

a. Tienenunamembrana plasmticaqueaslaelcontenidocelulardelmedioexternoyqueestudiarscondetalleenlaunidad2.

b. Contienenelcitoplasmaformadoporunlquidoviscosoyporlasestructu-rasylassustanciasquepermitenelmetabolismo celular.

c. Poseenmaterial gentico(ADNgeneralmente)enelqueseencuentraco-dificadalainformacinquedeterminamuchascaractersticasdelorganismo.

Observalasestructurasmencionadasenlassiguientesfotografas.

Clula vegetal.

Clula mucosa bucal.

Catfilo (epidermis) de cebolla.

A

B

C

A

B

C

Metabolismo celular: conjunto de

reacciones qumicas que se producen en

el interior de las clulas que conducen a

la obtencin de materia y energa para

su funcionamiento.

ADN: cido desoxirribonucleico,

molcula portadora del material

gentico.

Apuntes:

Unidad

Leccin 2: Qu tipo de clulas existen y cmo funcionan? 19

Clulas procariontes

Lasclulasprocariontesoprocariotas(dellatn:pro=antes;ydelgriego:karyon=ncleo)noposeenorganelosformadospormembranas,ycuentanconunnicocromosoma(ADN)queseencuentradispersoenelcitoplasma.

Estetipocelularconstituyeorganismosunicelulares,comolasbacterias,ysereproducepordivisincelularsimple.

Losprocariontespresentanformasvariablesyrecibendiferentesnombresenfuncindesuforma.As,loscocossonesfricos;losbacilos,alargados;losespirilostienenformadeespiral,entreotros.Algunasespeciesdebacteriastienenfilamentosqueseproyectandesdelasuperficiecelular:sonlosflagelosbacterianos.

Estructura general de una clula procarionte

Citoplasma. Sustancia acuosa de composicin variable en la que ocurre la mayora de las reacciones metablicas de la clula. Ocupa todo el interior celular, y en l se encuentra una gran cantidad de ribosomas y pequeos fragmentos de ADN circular (unido por sus extremos) denominados plsmidos.

La pared celular bacteriana es una estructura que rodea a la bacteria y le da forma. A la vez, es elstica, lo que impide que la clula se rompa debido a las variaciones de volumen interno. Est constituida por peptidoglicanos.

Flagelo. Estructura presente solo en algunas bacterias. Est formado por protenas que se unen a la membrana plasmtica. Su funcin es brindar movilidad a la clula.

La membrana plasmtica es una barrera selectiva, constituida de fosfolpidos. En ciertos sectores de la membrana, denominados mesosomas, se duplica el ADN cuando la clula se reproduce; tambin participa en la respiracin celular y, en algunos casos, contiene pigmentos fotosintetizadores.

Pili o fimbria. Filamentos carentes de movilidad que pueden presentar algunas bacterias. Permiten la adherencia a otras clulas y pueden participar en la comunicacin y transferencia de plsmidos entre dos bacterias. La cpsula est presente en algunas

clulas procariontes (generalmente patgenas) y cubre la totalidad de la clula. Se sintetiza en la membrana plasmtica y acta como una barrera de defensa. Presenta un aspecto gelatinoso.

Ribosomas. Organelos no membranosos presentes en las clulas procariontes. Participan en la sntesis de protenas.

El material gentico bacteriano est conformado por una molcula de ADN circular que se encuentra libre en el citoplasma.

Plsmido. ADN independiente del cromosoma bacteriano central. Se puede replicar y transferir de forma individual.


Lactobacillus. Tipo de organismo unicelular procarionte.

Mini Taller

Observar e identificar clulas procariontes

Quizshayasescuchadoenlatelevisinquealgunosyogurescontienenlactobacilosoprobiticosquecorrespondenabacterias.Acontinuacinteproponemosunprocedimientoquetepermitirobservarlosconayudadelmicroscopio.Puedenformargruposdetresocuatrointegrantesyturnarseparaobservar.

Renanlossiguientesmateriales.

Materiales

azcar yogurnatural 2portaobjetos

2vasos

2cubreobjetos azuldemetileno microscopio

Procedimiento

1. Coloquenunacucharadadeyogurencadavasoysoloaunopnganlemediacucharadadeazcar.Luegodjenlosenunlugarclidoduranteunpardehoras.

2. Viertanunagotadecadapreparadoenlosportaobjetos,luegoagrguenlesunagotadeazuldemetilenoydejenactuardurantealgunosminutos.

3. Tapenconuncubreobjetosyobservensuspreparadosalmicroscopio.

4. Dibujenloqueobservan,identificandoelaumentoutilizado.

Anlisis

a. Dibujenydescribansusobservaciones.

b. ComparenloobservadoconlafotografadeLactobacillusdeestapgi-na.Identifiquensussimilitudes.

c. Qudiferenciasobservanencadaunadelasmuestras(conysinazcar)?

d. Cmoexplicarasestadiferencia?

Recursos TIC

Los Lactobacillus son bacterias indispensables en la formacin del yogur, cuando se produce de manera natural. Estas bacterias consumen el azcar presente en la leche (lactosa) y producen cido lctico, lo que le da el sabor cido caracterstico del yogur. Busca en Internet diferentes fotografas de productos que contengan estos organismos y construye un afiche digital que explique los beneficios de este consumo.

cadacucharada

unadurante

sus preparados al microscopio. Los Lactobacillus son bacterias

cada vasocucharada

unadurante Recursos TIC

Unidad


Ribosomas. Complejo formado por varias molculas de ARN (cido desoxirribonucleico), un tipo de material gentico) y protenas. Pueden estar asociados al retculo endoplasmtico si es rugoso, a la envoltura nuclear, o bien estar libres en el citoplasma. La funcin de los ribosomas es la sntesis de protenas. Estn constituidas por dos subunidades.

Retculo endoplasmtico liso (REL). Tiene la misma estructura del RER, pero carece de ribosomas. Se sintetizan los lpidos que forman parte de las membranas celulares y, en algunas clulas, adquiere funciones ms especficas, como la sntesis de hormonas esteroidales. La mayora de las clulas tiene una pequea cantidad de REL, pero este es ms abundante, por ejemplo, en las clulas del hgado, que tienen la funcin de modificar determinadas sustancias txicas, como alcoholes, pesticidas y otras drogas, inactivndolas y facilitando su eliminacin.

Membrana plasmtica. Estructura que rodea a la clula y la separa del medio externo. Es cien mil veces ms delgada que un cabello. Permite el intercambio de materiales y energa con el entorno. Es selectiva, por ello impide el paso de algunas molculas y permite el de otras, garantizando la integridad y la estabilidad del medio celular interno. Est compuesta de fosfolpidos y protenas que participan en el transporte de sustancias, que estudiars en la unidad 2.

Aparato de Golgi. Este componente celular est formado por un conjunto de seis a veinte bolsas membranosas planas, llamadas sacos, apilados unos sobre otros. Se ubican despus de los retculos. En este organelo, algunas protenas y lpidos producidos en los retculos son modificados y luego distribuidos mediante vesculas a un destino especfico, ya sea para formar parte de la membrana celular, o para exportarlos de la clula. Algunas de estas vesculas permanecen en el citoplasma y se conocen como lisosomas.

Lisosoma. (del griego lisis, rotura). Son vesculas membranosas que contienen enzimas que digieren estructuras celulares deterioradas y sustancias extraas que puedan ingresar a la clula.

Retculo endoplasmtico rugoso (RER). Complejo sistema de membranas interconectadas que se originan a partir de la envoltura nuclear. Presenta ribosomas asociados que participan en la produccin de protenas que sern utilizadas para formar las membranas de la clula. En algunos tipos celulares, como aprenders en la siguiente unidad, el RER produce enzimas digestivas.

Estructura general de una clula eucarionte (animal)


Centrolos. Son estructuras cilndricas compuestas por microtbulos, los que a su vez estn formados por una protena llamada tubulina. Se ubican en un rea denominada centrosoma, donde se originan y ensamblan los microtbulos antes de la divisin celular. Los centrolos se encuentran solo en clulas animales.

Citoplasma. Lquido viscoso al interior de la clula, en el que se encuentran los organelos y diversas molculas. Ocupa el espacio entre la membrana plasmtica y el ncleo.

Ncleo. Contiene en su interior la informacin gentica en forma de ADN y ARN. Este organelo est delimitado por una membrana doble con poros, llamada envoltura nuclear.

Peroxisomas. Pequeas vesculas membranosas que se originan a partir del REL. En estas vesculas, determinadas enzimas degradan las sustancias txicas derivadas del metabolismo celular, como por ejemplo el perxido de hidrgeno (H2O2), txico para la clula. Tambin, los peroxisomas oxidan los cidos grasos, preparndolos para su uso como materia prima en la respiracin celular, proceso que estudiars en la prxima leccin. Los peroxisomas son particularmente abundantes en las clulas del hgado, llegando a constituir hasta el 2 % del volumen celular.

Mitocondria. Organelo encargado de sintetizar la energa que requiere la clula mediante un proceso llamado respiracin celular, que estudiars en la siguiente leccin. El nmero de mitocondrias en la clula vara de decenas a cientos, dependiendo del tipo celular de que se trate. Las mitocondrias estn delimitadas por dos membranas. La ms externa es lisa, mientras que la membrana interna presenta pliegues llamados crestas mitocondriales. En el interior, las mitocondrias contienen enzimas, ADN, ARN y ribosomas ms pequeos que los citoplasmticos, muy similares a los ribosomas bacterianos.

Unidad


Clula vegetal

Laclulavegetaltambinesunaclulaeucarionteyposeecasitodoslosorganelosquetieneunaclulaanimal.Sinembargo,existendiferenciasentrelasclulasvegetalesylasanimales,comolaausenciadeloscentrolosylapresenciadealgunosorganelosexclusivosdeestetipodeclulas,comosonlapared celular,unagranvacuolaylosplastidios.

1. Observaconatencinlosmodelosdeclulaanimalyvegetal.Luegorotulaenlaclulavegetallosorganelosyestructurasquetambinestnpresentesenlaclulaanimal.

2. Infiereloquecreesquesucederaconlostejidoshumanossituvieranunaparedcelularrgidacomolasdelasclulasvegetalesyconlosvegetalessisusclulasnotuvieranlaparedrgida.

Actividad 3 Anlisis

Cloroplastos. Son un tipo de plastidios responsables de realizar el proceso de fotosntesis. Estos organelos, caractersticos de las clulas vegetales, contienen un pigmento llamado clorofila, que adems de dar el color verde a las plantas es responsable de captar la energa lumnica del Sol, necesaria para llevar a cabo el proceso fotosinttico. Otros tipos de plastidios son los leucoplastos (almacenan almidn), numerosos en las clulas de las races.

Vacuola. Estructura delimitada por una membrana. Contiene una solucin compuesta por iones, azcares, aminocidos y, en algunos casos, protenas. En clulas vegetales son de gran tamao. Adems, posee enzimas digestivas que desempean una funcin similar a la de los lisosomas en las clulas animales. Su presencia, combinada con la pared celular, genera las condiciones de turgencia que hacen posible que las plantas permanezcan erguidas.

Pared celular. Estructura externa de las clulas vegetales. En las clulas jvenes hay solo una pared fina y flexible, la pared primaria, suficientemente elstica para permitir el crecimiento celular. Cuando la clula vegetal alcanza su tamao definitivo, se forma internamente la pared secundaria, ms rgida. La pared celular est constituida principalmente por celulosa, polisacridos y protenas. La principal funcin de las paredes de las clulas vegetales es dar rigidez y turgencia a las plantas evitando la ruptura de la clula. Tambin permiten el contacto entre citoplasmas de diferentes clulas.


Estructuras diferenciadoras entre clulas eucariontes y procariontes

El ncleo celular

Elncleoesunaestructuraesfricauovoidepresenteentodas las clulas eucariontes.Ensu interiorseencuentraelmaterialgentico (ADN)quecontienelosgenes;estosson losencargadosdetransmitir lainformacindegeneracinengeneracin.Lafuncindelncleoesmantenerlaintegridaddelosgenesycontrolarlasactividadescelulares.Porellosedicequeelncleoeselcentrodecontroldelaclula.

Enelncleopodemosencontrarlassiguientesestructuras:

En la parte exterior del ncleo, la membrana externa de la envoltura presenta un gran nmero de ribosomas adosados que se proyectan, continuando la membrana del RER, y participan en la sntesis de protenas que requiera la clula.

Microfotografa del ncleo de una clula animal.

ADN

Envoltura nuclear o carioteca. Fue descrita en 1893 por el zologo alemn Oskar Hertwig. Est constituida por una doble membrana que presenta poros que controlan y regulan la comunicacin entre el citoplasma y el nucleoplasma, siendo una barrera selectiva, al igual que la membrana plasmtica. Su origen se explica por varias teoras, una de ellas plantea que se form por una invaginacin de la misma membrana plasmtica.

Nuclolo. Estructura granulosa presente al interior del ncleo. En l se sintetizan y ensamblan los ribosomas. Normalmente hay entre 1 y 5 nuclolos por clula, segn su funcin.

Nucleoplasma. Est compuesto por agua, sales y protenas que le confieren la apariencia de gel.

Unidad


Citoesqueleto

Laclulaesunaestructuramuydinmica,dondeingresanysalensustancias,sesintetizanydigierenmolculas,yendeterminadosmomentossereproducen.Todoestorequieredelmovimientoorganizadodeloscomponentescelulares.

AiniciosdelsigloXX,sepensabaqueelcitoplasmaeranicamenteunasolucinviscosayhomogneaenlaqueflotabanlosorganelos.En1976,Keith Porter,profesorestadounidensedeBiologa,demostrlaexistenciadeunareddefila-mentosproteicosqueconformanelcitoesqueleto.Estosfilamentossondetrestipos:microfilamentos,filamentosintermediosymicrotbulos.

Elcitoesqueletoestpresenteentodas las clulas eucariontes.Adems,intervieneunelevadonmerodeprotenasqueunen los filamentosdelcitoesqueletoentresyconlasmembranasdelaclula.Estaestructuramantienelaformadelaclula,ledaresistenciamecnica,participaenelmovimientocelular,sostieneymuevelosorganelosyparticipatambinenladivisincelular.

Microfilamentos. Estn compuestos de molculas de actina, protena intracelular ms abundante en los organismos eucariontes. El esqueleto intracelular de la actina es una estructura dinmica; sus microfilamentos aumentan y disminuyen de longitud, y los paquetes y las redes cambian continuamente.

Microtbulos. Estructuras huecas de una protena llamada tubulina. Estas estructuras pueden aumentar o disminuir su longitud y cambian de posicin en el citoplasma, lo que permite modificar la forma de la clula y redistribuir los organelos. Filamentos intermedios. Tienen un espesor

intermedio entre los microfilamentos y los microtbulos, y a diferencia de ellos, no participan en los movimientos de la clula, sino que se mantienen estables, otorgando soporte a la membrana plasmtica.

Mitocondria

Membrana plasmtica


Observaelgrfico,leeyluegorespondelaspreguntas.

Comoaprendisteenlaspginas22y23loslisosomassonorganelosquesintetizanenzimasquedegradanestructurascelulareseinclusoalaclulacompleta.

Elgrficomuestraelaumentodelaconcentracindeenzimaslisosomalesenlasclulasdelacoladelrenacuajodurantesudesarrollo.

1. Quproblemadeinvestigacinpudohaberdadolugaraestainvestigacin?

2. Qurelacinexisteentrelasclulasdelacolayelaumentodelasenzimaslisosmicas?

3. Qusucediconeltejidoquecomponelacola?Explica.

Actividad 4 Anlisis

Realizaindividualmentelassiguientesactividades.

1. Hazunatablacomparativaentreclulasprocariontesyeucariontesbasndoteentrescriteriosquetelijas.

2. Escogeuntipodeclulaeucarionteydibjala.Rotulaalmenoscincoorganelosoestructurasconsunombrecorrespondiente.

3. Relacionaelorganeloolaestructuracelularquecorresponda,segnsufuncin.

A Mitocondria Sintetizaprotenas.

B Vacuola Contieneelmaterialgenticocelular.

C Ribosoma Participaenladigestincelular.

D Citoesqueleto Coordinaelmovimientodelosorganelos.

E Lisosoma Almacenaaguaynutrientes.

F Ncleo Obtienelaenergaquerequierelaclula.

4. Elaborauncuadroresumendelasfuncionesdelassiguientesestructuras:lisosomas,peroxisomas,ribo-somas,aparatodeGolgiyretculoendoplasmtico(lisoyrugoso),ncleoymembranaplasmtica.


Conc

entra

cin d

e enz

imas

lisos

mica

s en l

a cola

Longitud relativa de la cola (en porcentaje) 100 80 60 40 20 0

10

8

6

4

2

Unidad



Nodebesolvidarquelasclulassonestructurasqueestnvivas,ycomohasaprendidodesdelosprimerosaosdeestudio,losseresvivosrequierenenergaparavivir.Puesbien,enestaleccinaprendersquelasmitocondriasyloscloroplastossonlosdosorganelosquecumplenestepapelfundamentalenlasclulaseucariontes:producirlaenerganecesariaparalasfuncionescelulares.

Debes recordar: organismos auttrofos y fotosntesis.


Es necesaria la luz del sol para el proceso de fotosntesis?

Enaosanterioreshasestudiadosobrelasnecesidadesquetienenlasplantaspararealizarfotosntesis.Serlaluzunfactorqueinfluyeenelprocesofoto-sinttico?Comprubalorealizandolasiguienteactividad.

Materiales

unaplantadecardenal mecheropapelaluminio dosvasosdeprecipitadode50mLlugol dosvasosdeprecipitadode250mLalcohol doscpsulasdePetripinzas

Procedimiento

1. Tapenparcialmenteunadelashojasdelcardenalconpapelaluminioyprocurenqueotraquedeexpuestaalsolduranteunasemana.

2. Cortenlahojatapadayunaquehayaestadoexpuestaalaluzycolquenlasenaguacalientedurante5minutos.

3. Saquenlashojasdelaguautilizandolaspinzas,ypngan-las,cadaunaporseparado,enalcohol(30mL).SomtanlasabaoMaradurante3minutos.(Observalafotografa2.)

4. Saquenlashojasconcuidado,siempreidentificandoculeslaqueestabatapada,lvenlasconaguaydjenlasenfriar.

5. PonganlashojasenlascpsulasdePetriyagrguenlesdosgotasdelugolacadaunayobserven.

Anlisis

a. Qudiferenciasobservanenlareaccindellugolenambashojas?

b. Aquatribuyenestadiferencia?

c. Quimportanciatienelaluzdelsolenlaproduccindelaglucosa?

d. Definancmorecuerdanelconceptofotosntesisyqusustanciasparti-cipanenesteproceso.

1

2

Cuidado

Revisa el Anexo 1 de la pgina 232

de tu texto.

28 Unidad 1: La clula

LECCIN 3:Cmo son los organelos que producen energa en la clula?

Formas de nutricin y obtencin de energa

Todoorganismoconsumeenergaparamantenerlaactividadcelulary,enltimotrmino,lasfuncionesvitales.Alinteriordelasclulas,lasmolculassemodifican,rompindose,unindoseentresytransformndoseenotras.Esaintensaeincesanteactividaddetransformacinqumicaconstituyeelmetabolismo.

Segnlaformaenquelosorganismosobtienenmateriayenerga,seclasificanendostipos:auttrofosyhetertrofos.

Losorganismosauttrofossintetizanmolculasorgnicassencillas,comoglucosa,glicerinaoaminocidosapartirdemolculasinorgnicas comoH2O,CO2,NO3medianteprocesos como lafotosntesisolaquimiosntesis.Encambio,losorganismoshetertrofosnecesitanincorporarmolculasorgnicassencillasparatransformarlasenotrasdemayorcomplejidad,comoalmidn,grasasoprotenas.

Auttrofos fotosintticos

Losvegetalespuedenpresentarestetipodemetabolismo,puesloscloroplastosqueposeensintetizanlasmolculasorgnicasnecesariasparalaobtencindeenerga(glucosa),queposteriormentesernmetabolizadasenlasmitocondriasdelaclula.

Hetertrofos

Losanimalesobtienenloscompuestosorgnicosdelosnutrientesqueingresanasusclulas.Porejemplo,cuandoalcomerunamanzanaestapasaporelsistemadigestivoyenelintestinolosnutrientessonabsorbidos,llegandoaltorrentesanguneo y a todas las clulas, donde loscompuestossemetabolizan,especficamente,enlamitocondria.

Lamolculamsusadaporlasclulas(vegetalesyanimales)paralaobtencindeenergaeslaglucosa.

Respondeentucuaderno.

1. Quorganelosparticipanenlaobtencindeenergaenlasclulasvegetales?

2. Cmoexplicaraslasiguienteafirmacin:lasplantasfabricansupropioalimento"conlosnuevosconceptosquehasconocido?

Actividad 5 Anlisis

Organismos auttrofos.

Organismos hetertrofos.

29

Unidad


El cloroplasto

Comohasaprendido,loscloroplastossonorganelosexclusivosdelasclulasvegetales.Contienenclorofila,pigmentoqueparticipaenelprocesodefoto-sntesis.Comosabes,enesteprocesolaenergaluminosasetransformaenqu-mica,dondesesintetizamateriaorgnica(glucosa)apartirdemateriainorgnica(aguaydixidodecarbono).

Loscloroplastossonorganeloscomplejos,quetienensupropiomaterialgentico(ADNsimilaralprocarionte),semueven,creceneinclusopuedenllegaradividirsealinteriordelaclula.

Tilacoide. Estructura membranosa en forma de saco aplanado. Contiene clorofila.

Membrana externa. Estructura muy permeable a iones y pequeas molculas.

Membrana interna. Rodea al estroma. Es casi impermeable.

Estroma. Es el espacio interior que queda delimitado por la membrana interna, contiene un elevado nmero de componentes, como el ADN, ribosomas, enzimas e inclusiones de granos de almidn y lpidos.

ADN. Es circular y de doble hlice, como el de las bacterias.

Grana. Conjunto de la tilacoides.

Ribosomas

Qu sucede en el cloroplasto?

Laecuacinglobalqueresumeelprocesodefotosntesisqueocurreenelcloroplastoes:

CO2 + H2O glucosa + O2

(ADN similaral interior

Te ha sucedido que cuando picas una cebolla, comienzas a llorar? Esto se produce porque cuando cortas la cebolla ests destruyendo las clulas que componen la estructura. Al romper las clulas, se rompen tambin las vacuolas, lo que permite la salida de compuestos qumicos que al entrar en contacto con el agua de los ojos, produce ardor. Las clulas de cebolla no poseen cloroplastos, pues al estar bajo la tierra, no captan la luz del Sol.

Conexin con...la gastronoma

Clula vegetal. Cloroplasto.


La mitocondria

Organelosqueseencuentranengrandescantidadesenelcitoplasmadetodaslasclulaseucariontes,tantoanimalescomovegetales.Sonespecialmenteabundantesenlasque,porsuactividad,tienenunaelevadademandadeenerga,comosonlasclulasmuscularesylosespermatozoides.Quotrasclulasdetucuerpocreestquepresentanunaaltaconcentracindemitocondrias?,porqu?

Al igualqueloscloroplastos,poseendoblemembrana,ADNyribosomas.Observasuestructura.

Matriz mitocondrial. Es el espacio interior delimitado por la membrana interna. Contiene varias enzimas y ribosomas.

Cresta mitocondrialRibosomas

Membrana externa. Es lisa y limita por completo a la mitocondria. Su estructura es la misma que la de las membranas celulares (una doble capa lipdica y protenas asociadas). Es muy permeable y permite el paso de algunas molculas de gran tamao.

Membrana interna. Presenta muchos repliegues internos, denominados crestas mitocondriales, que incrementan su superficie y, por tanto, su capacidad metabolizadora.

Espacio intermembranoso. Es el espacio existente entre las dos membranas. Tiene un contenido parecido al citoplasma.

ADN. Molculas de ADN mitocondrial, circular y de doble hlice.

Comoyaviste,lasclulasanimalesobtienenglucosayotrosnutrientesporelconsumodealimentos.

Todaslasclulaseucariontes,independientedecmohayanobtenidolaglucosa,realizanelprocesoderespiracin celularquepermitedegradarestayotrassustanciasorgnicasencompuestosinorgnicosmssencillos,comoeldixidodecarbonoyelagua,liberandoenergaquesealmacenaenlaclula.

Enelprocesodedegradacin,lamayoradelasclulasnecesitanoxgeno.Laecuacinglobalesquemtica,queresumeelprocesocomplejodelarespiracincelular,es:

Glucosa + O2 H2O + CO2 + energa

La respiracin celular, proceso de obtencin de energa

Novedades cientficasUn grupo de cientficos del Instituto de Investigacin Biomdica (IRB, Barcelona) acaba de descubrir informacin especfica en el material gentico que regula el movimiento y posicin de las mitocondrias en las clulas del sistema nervioso.

Muchas enfermedades neurolgicas, entre ellas el parkinson, se deben a alteraciones de genes que regulan el transporte mitocondrial, ya que el aporte energtico para estos tejidos es vital para su funcionamiento. Fuente: http://www.investigacionyciencia.es/noticias/genes-de-control-en-el-trasporte-mito-

condrial-10044 (Adaptacin).

Mitocondria.

31

Unidad


Cules son las etapas de la respiracin celular?

Lasreaccionesqumicasquetienenlugardurantelarespiracinaerbicasonmuycomplejasynumerosas,peroloimportanteesquecomprendasquelafinalidaddeesteprocesoesproducirATP.


1. Dibujaentucuadernounamitocondriayuncloroplastoyrotulaalmenoscuatroestructurasencadaorganelo.

2. Identificaqusustratosoreactivosparticipanenlafotosntesis.

3. Quproductossegeneranenlafotosntesis?

4. Culeslamolculaqueingresaenelprocesoderespiracincelular?

5. Culeselpropsitodelarespiracincelular?

6. Escribeentucuadernolasecuacionesdelafotosntesisydelarespiracincelular.Comparaambosprocesosyescrbelosentucuaderno.

ATP: molcula que utiliza la clula para

acumular energa y as usarla cuando

lo requiera.

Apuntes:

acumular energa y as usarla cuando Aunquelaglucosaeselprincipalnutrienteutilizadoporlasmitocondriasparaobtenerenerga,tambinsepuedenutilizargrasasy,enmenorproporcin,protenas.

Glucosa

Membrana plasmtica

Clula

Citoplasma celular

Matriz mitocondrial

Mitocondria

Cresta mitocondrial

ATP

1. La glucosa se encuentra en el citoplasma celular. Aqu se descompone dando origen a dos molculas ms pequeas.

2. Estas molculas ingresan a la mitocondria, especficamente a la matriz mitocondrial, donde pasan por una secuencia de reacciones qumicas.

3. Luego, las reacciones continan en las crestas mitocondriales, generando una gran cantidad de ATP (energa) para la clula.

1

2

3

Recuerda que esto es un esquema y que las proporciones de los tamaos entre la mitocondria y la clula no corresponde a la realidad.


PENSAMIENTO CIENTFICO

Qu diferencias existen entre hiptesis, leyes y teoras?

Algunosfenmenosnaturalesosituacionescotidianasdespiertannuestracuriosidad,loquenosllevaaplantearnospreguntasquenosconducenaelaborarposiblesexplicaciones.Esascomosurgensencillashiptesis,lasqueenunmbitocientficopasanasercomprobadasysepuedenvalidarpormediodelaexperimentacin.

Porotrolado,loscientficosusansushiptesisylainformacinqueobtienendurantelaexperimentacinparaformularleyesyteoras.Sinembargo,enqusediferencianlashiptesisdelasleyesyteoras?

Quizsasimplevista,puedaspensarqueexistendiferenciasdejerarquaentrelosconceptos,comoqueunaleyfueramsverdadqueunahiptesis,peronoesnecesariamenteestaesladiferencia.

Lahiptesisesunaposibleexplicacindeunfenmenoparticularyaislado,porejemplo:alincorporarazcaralyogurnaturalaumentarelnmerodeorganismosprocariontesquesedesarrollanenl.

Unateora,encambio,esunaexplicacingeneraldeunfenmenoestudiado.Puedeexplicarsemediantemodelosqueinterpretanelfenmeno.Porejemplo,lateoracelular(abarcalacomposicindetodoslosseresvivos).

Unaleysintetizalasregularidadesquesehanobservadoenfenmenosdeterminadosypuntuales.Seasemejaalospostuladosdelamatemtica.Soncomprobablesyrepetiblesbajolascondicionesestudiadas.Unejemploeslaleydegravedad.

Ahora t1. Defineloquerecuerdaseintentaexplicarlassiguientesteorasyleyes.

a. Teoraatmica.

b. Leydeconservacindelaenerga.

c. Teoracelular.

d. Leydelosgasesideales.

e. LeydeBoyle.

f. Teoracintico-molecular.

g. LeydeCharles.

2. Propndoshiptesisentornoaalgunodelosfenmenosrecordadosenlaactividadanterior.

33

Unidad


Actividad 1.


Engrupoobservenlassiguientesilustracionesyluegorespondanlaspreguntas.

1. Identifiquenlasestructurasencomnquepresentanmitocondriasycloroplastos.Escrbanlosenlasflechasquecorresponden.Indiquenqueestructurastienenencomnunabacteria(clulaprocarionte)yunamitocondria.


Enestaleccinaprenderssobreunateora.Elfenmenoquesequisoexplicarfueelorigendelasclulaseucariontes.Ahoraaprenderscmoesestateorapropuestallamadateoraendosimbitica.

Debes recordar: estructura de las bacterias, los cloroplastos y las mitocondrias.

Mitocondria Cloroplasto Bacteria

2. Completenunatablacomolasiguienteparavisualizarlasestructurascomunesentreambosorganelosylaclulaprocarionte.

Estructura Doble membrana

ADN circular

Ribosomas Estructuras membranosas internas

Mitocondria

Cloroplasto

Bacteria

3. InfieranAqucreenquesedebeestasimilitud?

4. Podranplantearunahiptesis,apartirdeestaobservacin,querelacioneelorigendelasclulasprocariontesconlaaparicindelasclulaseucariontes?

A.

B.

C.

D.

E.


Actividad 1.

LECCIN 4:Cmo se origin la clula eucarionte?

A Lynn Margulis plante que una bacteria de gran tamao ingiri otras bacterias aerbicas ms pequeas (mitocondrias), sin degradarlas, quedando vivas en el citoplasma. Con el tiempo, se habra generado una relacin de simbiosis entre ambos organismos.

B La gran bacteria obtena la energa proporcionada por la mitocondria y esta estaba protegida al interior de la otra. Esta es la idea central de la teora endosimbitica. Simbiosis, significa vivir juntos.

C Lo mismo habra sucedido con los cloroplastos. La gran bacteria con la mitocondria en su interior, ahora ingera a la bacteria fotosinttica (cianobacteria), generando dos tipos celulares: las clulas vegetales con ambos organelos y la clula animal, solo con las mitocondrias.

D Segn los cientficos, esta asociacin celular fue tan exitosa, que se convirti en permanente y las antiguas bacterias procariontes (mitocondrias y cloroplastos) se transformaron en organelos celulares, dando origen a las clulas eucariontes.

A

B

C

D

Clula eucarionte ancestral vegetal

Clula eucarionte ancestral animal

Compartimientos membranosos

Clula procarionte

Clula procarionte fotosinttica

PlastoMitocondria

Actividad 1.

Origen de las clulas eucariontes

Comohasaprendido,losprimerosseresvivosquepoblaronlaTierrafueronlosorganismosprocariontes,hace3500millonesdeaos.Luegode2000millonesdeaos,aparecieronlosprimerosorganismoseucariontes.Cmosurgieronestostiposcelulares?,eslapreguntaqueintentexplicarlabilogaLynnMargulis,quienconobservacionescomolasplanteadasenlaactividaddelapginaanteriorpostullateoraendosimbiticaenelao1967.

La teora endosimbitica

Loscientficospostulanquelosprimerosprocariontesobtenansualimentodirectamentedelmedioyqueconelpasardeltiempo,surgieronalgunosquefueroncapacesdegenerarlomediantelafotosntesis.Productodeesteproceso,losnivelesdeoxgenoaumentaronenlaatmsferayotrasbacteriascomenzaronautilizarestegasparalaformacindeenerga.Deestaformasurgieronlosancestrosdecloroplastosymitocondrias.


1. ExplicaPorqucreesqueestapropuestaesunateora?

2. Cmoexplicarasqueunaclulaeucarionteanimalesmscomplejaqueunabacteriaanaerbica?

3. Infiere Qu hubiese sucedido si todas las clulas eucariontes presentaran cloroplastos y mitocondrias?

4. InvestigasobreLynnMargullisyluegoplanteaunapreguntaqueleharassobresuteora.

35Leccin 4: Cmo se origin la clula eucarionte?

Unidad

Organiza lo que sabes

1. Losmapasconceptualessonorganizadoresgrficosquepermitensintetizaryvisualizareldesarrollodeuntema.Observaelsiguienteejemploycompletaconlossiguientestrminos.

vegetalcloroplasto eucarionte respiracin fotosntesis mitocondria

2. Elaboraunmapaconceptualsobrelasdiferenciasentrelasclulaseucariontesyprocariontes.PuedesapoyartutrabajoleyendoelAnexo9delapgina246.

A.

animal

C.

ATP glucosa

D.

B.

E. F.

se clasifican en

constituye organismos como algunos tipos son

organelo exclusivo de

a travs del proceso

uno de los productos es uno de los productos es

para obtener energa participan

procarionte

bacterias y arqueas

Clula

Actividades

Realiza las siguientes actividades.

1. Leeatentamenteyrespondeentucuaderno.

a. QuestructurasobservHookealmicroscopio?

b. Cmoexplicarasquelaclulaeslaunidadmorfolgicadetodoslosseresvivos?

c. CuleraeldesarrollodelamicroscopaenelsigloXVII?,dequformaimpactestedesarrolloenlosestudioscelularesdesutiempo?


EVALUACIN INTERMEDIA

2. Rotulaelesquemadeclulaanimal,indicandolaestructurauorganeloquecorrespondeencadacaso.

Estructura Clulas donde se encuentra Funcin

Pared celular

Cloroplasto

Mitocondria

REL

Lisosoma

Vacuola

Ribosoma

A.

C.

B.

D.

E.

F.

G.

3. Respondeentucuaderno.

a. Quorganelosdiferencianalaclulavegetal?

b. Dibujaentucuadernounaclulaprocarionteyrotlala,indicandoalmenoscuatroestructuras.Culessonlasprincipalesdiferenciasentreunaclulaprocarionteyunaeucarionte?

4. Completalasiguientetablaconlainformacinrequeridaparacadaestructuracelular.

37Unidad 1: La clula

Unidad

Actividad 1.

Constitucin qumica de los seres vivos

Comohasaprendidoenaosanteriores,lamayoradelosalimentosqueconsumessondeorigenanimalovegetal.Ahoratambinsabesquelasclulasanimalesyvegetalestienenunaestructurayunacomposicinqumicamuysimilar.

Losprincipaleselementosqumicosqueconstituyena losseresvivossedenominanbioelementos.Losmsabundantessonelcarbono(C),eloxgeno(O),elhidrgeno(H)yelnitrgeno(N).Desdeelpuntodevistaqumico,estoselementostienengranfacilidadparacombinarse,constituyendolasbiomolculasquecomponenlasclulasdelosorganismos.Lasbiomolculaspuedenclasificarseeninorgnicasyorgnicas.



ObservalaTabla1ycomparalasproporcionesdecadaelementoqumicoqueconstituyenlosdiferentesorganismos.Luegorespondeentucuaderno.

Tabla N 1: Proporciones de bioelementos que componen diferentes seres vivos

Elementos Ser humano Alfalfa Bacteria

C 19,37 11,34 12,14

H 9,31 8,72 9,94

O 62,81 77,90 73,68

N 5,14 0,82 3,04

P 0,63 0,71 0,60

S 0,64 0,10 0,30

Total CHONPS 97,90 99,59 99,72

Fuente: Curtis, H., Barnes, N. S. (2006). Biologa. Buenos Aires: Editorial Mdica Panamericana.

1. Culeselelementoqumicomsabundanteenelcuerpohumano?,yenlaalfalfa(vegetal)ylasbacterias?

2. ElaboraungrficopararepresentarlaabundanciadelC,H,O,yNenhumanosyenbacterias.

3. Laabundanciadeloselementosgraficadosanteriormenteessemejanteodiferente?Explica.


DesdelosprimeroscursosdeCienciasNaturales,hasaprendidolaimportanciadelanutricinparaelserhumanoytodoslosorganismos.Culeselorigendelosnutrientes?,quocurreconlasmolculasquelosconforman?,qumolculasingerimosenlosalimentos?,dequmolculasseconformannuestrasclulas?Estasyotraspreguntaspodrscontestarluegodeestudiarlacomposicinqumicadelasclulasenestaleccin.

Debes recordar: nutrientes presentes en los alimentos y definicin de molcula.

Actividad 1.

LECCIN 5:De qu est compuesta la clula?

Actividad 1.

Biomolculas inorgnicas

Lasbiomolculasinorgnicassonaquellasqueseencuentranpresentestantoenlosseresvivoscomoenlamateriainerte(rocasyminerales).Sonindispensablesparaelmantenimientodelavida.Dentrodeestegruposeencuentranelagua(H2O),algunassalesmineralesyciertosgases,comoeloxgeno(O2)yeldixidodecarbono(CO2).

a. Agua

Elaguaeslasustanciamsabundanteenlosseresvivos.Enelem-brinhumanorepresentahastael94%desumasayenlasperso-nasadultasel63%,aunqueesteporcentajevarasegneltipodetejido,porejemplo,enladentinadelosdientesrepresentasoloel10%yenloshuesosel22%.Lasalgascontienenun95%deaguayalgunassemillas,un20%.

Elagua,debidoasuspropiedadesmoleculares,cumplevariasfunciones:

Esunbuendisolvente,y,portanto,unperfectomediodetransportedesustancias.

Esunbuenreguladortrmico,permitiendoquelatemperaturadelorganismopermanezcarelativamenteconstanteaunquevareladelambiente.

Participaenelmetabolismocelular,comolafotosnte-sisylarespiracincelular.

Permiteelmovimientodemolculasyorganelosce-lularesenelcitoplasma.

Atraccin

Molcula de agua

+

H

Puentes de hidrgeno

oxgeno (O2) y el dixido

el em-perso-de

solo Atraccin

Molcula de agua

+

H

Puentes de hidrgeno

Cada molcula de agua est constituida por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno. Las regiones elctricamente positivas de una molcula de agua atraen a las regiones elctricamente negativas de otras molculas de agua, y forman enlaces denominados puentes de hidrgeno.

H

H

O

Cargas parciales

Lossiguientesgrficosrepresentanlaproporcindeaguaenplantasyanimales.Obsrvalosyluegorespondelaspreguntas.

1. Enquorganismoslacantidaddeaguaesmayor?

2. Quorganelocelularcreesquegeneraladiferenciadeproporcindeaguaenplantasyanimales?Explica.

Actividad 6 Anlisis

Animales PlantasAgua 60% Agua 74%

Glcidos 0,8% Glcidos 19%

Protenas 16%

Protenas 3,2%

Lpidos 20% Lpidos 0,8%

Sales minerales 3,4%

Sales minerales 3,2%

39

Unidad


b. Sales minerales

Soncompuestosinorgnicosquepuedenencontrarsedisueltosoprecipitados.Seionizanfcilmenteenpresenciadeagua.Cuandoestoocurreseformaniones,comoelsodio(Na+),elpotasio(K+)yelcloro(Cl-).Muchosdeestosionessonfundamentalesparalavida.

Lafaltadealgunosdeellospuedealterarelmetabolismoeinclusocausarlamuerte.Enelserhumano,porejemplo,losionescalcio(Ca2+)participanenlacoagulacindelasangreyenlacontraccinmuscular,ademsdesercompo-nentesfundamentalesdeloshuesos.Losionesdemagnesio(Mg2+)ydecinc(Zn2+),entreotros,participanenlasreaccionesqumicasvitalesparalasclulas.Losionesdesodio(Na+)ydepotasio(K+)sonresponsablesdelfuncionamientodelasclulasnerviosas.Tambinmantienenelgradodesalinidaddelorganismoyregulalaabsorcindeglucosaenelsistemadigestivo,entreotrasfunciones.

1. Revisatutextoyescribeentucuadernolasecuacionesqumicasgeneralesdelafotosntesisyrespiracincelular(pginas30y31).Escrbelasydestacaconrojolosgasesqueparticipanenellasyconazullasmolculasdeagua.

2. Analizalosdatosdelasiguientetablayrespondelaspreguntas.

Tabla N 2: Porcentaje de gases en el aire inspirado y espirado

GasVolumen

Aire inspirado Aire espirado

Oxgeno 20,93 14,6

Dixido de carbono 0,04 4

Vapor de agua 1,25 5,9

Nitrgeno 78,77 75,5

Fuente: Curtis, H., Barnes, N. S. (2006). Biologa. Mxico: Editorial Mdica Panamericana. (Adaptacin)

Actividad 7 Anlisis

Cristal de cloruro de sodio

Na

Cl- H2O

Cl

NaCl (molcula de cloruro de sodio que se forma con los tomos de Na y Cl).

Efecto disolvente del agua en las sales.

Las regiones de las molculas elctricamente negativas del agua son atradas por los iones positivos del sodio (Na+) y se asocian a ellos. Las regiones de las molculas elctricamente positivas del agua son atradas por los iones negativos del cloro (Cl-). La asociacin con el agua causa la separacin de los iones Na+ y Cl- y se rompe la estructura cristalina de la sal, disolvindose en el agua.

c. Gases

Ennuestrocuerpohayunaconstanteincorporacin,produccinyeliminacindegases.Atravsdelsistemarespiratorio,porejemplo,inhalamosgrandesvolmenesdiariosdeoxgeno(O2)yeliminamosdixido de carbono(CO2).Estosgasessonlosmsabundantesennuestrasclulasyestninvolucradosenlasreaccionesqumicasparaproducirenerga.

Na+

a. Enqutipodeaireelporcentajedeoxgenoesmayor?

b. Enquprocesosparticipaeloxgeno?,creesqueexistaunarelacinentrelosvolmenesdeingresoysalidadeestegas?


Biomolculas orgnicas

Lasbiomolculasorgnicas, formadasprincipalmenteporcarbono,hidrgeno,oxgenoynitrgeno,son loscomponentesesencialesdelaestructuradelasclulasylasencargadasdecontrolarsufuncionamiento.

Laenormevariedaddebiomolculasorgnicasseexplicaengranmedidapordoscaractersticasdeltomodecarbono:sutamaorelativamentepequeoysucapacidaddeformarcuatroenlacescovalentesconotrostomosdecarbonooconotroselementos.Estaspropiedadeslepermitenconstituirunagrandiversidaddemolculas,tantoentamao,formaycomposicin.

Lasmacromolculasqueestudiarsacontinuacinson:carbohidratos,lpidos,cidos nucleicosyprotenas.

Todas las clulas de los seres vivos estn constituidas por macromolculas orgnicas. La gran variedad de organismos pareciera no reflejar que todos se componen de los mismos elementos.

Etanol.

41

Unidad


a. Carbohidratos

Loscarbohidratos,tambinllamadoshidratosdecarbono,sonmolculasorgnicasconstituidasfundamentalmenteportomosdecarbono,hidrgenoyoxgeno.Aloscarbohidratostambinselesdenominaazcares(trminoqueseasociaconelsabordulce),peronotodosestoscompuestossondulces.

Engeneral,cadaunadelasmolculasqueconformanlasmacromolculassedenominanmonmeros,algoascomolosladrillosdeunagranmuralla.Enestecaso,cadamonmerodeloscarbohidratossellamamonosacrido.

Loscarbohidratossonlafuenteprincipaldeenergaparalosseresvivosdebidoasufcileinmediatometabolismoenlaclula.Estnpresentesenvariostiposdealimentos.Lamiel,porejemplo,contieneglucosa;lacaadeazcar,sacarosa;laleche,lactosa,ylafruta,fructosayglucosa,entreotrostipos.Adems,loscarbohidratosdesempeanunpapelimportanteenlaestructuracorporaldelosseresvivos.Lacelulosa,porejemplo,formalapareddelasclulasvegetalesydasoportealcuerpodelasplantas.Otroejemploeslaquitinaqueeselcomponentemsimportantedelaparedcelulardeloshongosydelexoesqueletodelosartrpodos.

Tabla N 3: Clasificacin de los carbohidratos segn su tamao

Monosacridos Se encuentra en Estructura molecular

Son los carbohidratos ms simples. Estn compuestos por una sola unidad de azcar y de 3 a 7 carbonos. Se los puede denominar tetrosas (4C), como la eritrosa; pentosas (5C), como la ribosa; y hexosas (6C), como la glucosa.

Miel, frutas, entre otros.

HH

OH

OHOHOCH2

OH

H H

HOH

H

OH

HHO

CH2OH

HO

H

OHCH2OHHO

HOH

H

HOHOCH2

HO

Glucosa Fructosa

Ribosa

Oligosacridos Se encuentra en Estructura molecular

Estn formados por la unin de 2 a 10 monosacridos (monmeros). Los ms importantes son los disacridos, compuestos por la unin de 2 monosacridos iguales o diferentes. Los ms comunes son la sacarosa, la lactosa y la maltosa.

Azcar, leche, entre otros.

HOH

H

OH

H

O

HO

CH2OH

HO

H

HOH

H

HOHOCH2

OH

CH2OH

OHOH

H

OH

HHOO

CH2OH

H

H

HOH

HOH

OH

CH2OH

H

H

H

O

Sacarosa (azucar de caa)

Lactosa (azucar de leche)


Polisacridos Se encuentra en

Estn formados por ms de 10 monosacridos. El almidn presente en la papa, el glucgeno almacenado en el hgado y la celulosa que forma la pared de las clulas vegetales estn constituidos por miles de unidades de glucosa (monmero). La quitina es un polisacrido constituido de monmeros de glucosamina.

Paredes vegetales, papas, exoesqueleto de invertebrados, entre otros.

Estructura molecular de algunos polisacridos

AlmidnEst formado por miles de molculas de glucosa. Las clulas vegetales almacenan los azcares que producen durante la fotosntesis en forma de almidn. Es abundante en las semillas (trigo, maz, arroz) y en los tubrculos (papa).

CelulosaPolmero de glucosa. Los tomos de estas molculas tienen una orientacin espacial diferente a la glucosa que forma el almidn y el glucgeno. Es insoluble en agua y es el principal componente de la pared celular de las clulas vegetales.

Glicgeno La mayora de los animales, incluidos los seres humanos, producen en sus clulas el polisacrido llamado glicgeno. La funcin de esta macromolcula es equivalente a la del almidn en las plantas. El glicgeno se considera la sustancia de reserva propia de los animales. En los vertebrados se almacena en el hgado y en los msculos.

43

Unidad


b. Lpidos

Loslpidossonunconjuntodemolculasorgnicascompuestasprincipalmenteporcarbonoehidrgenoyenmenormedidaporoxgeno(tambinpuedencontenerfsforo,azufreynitrgeno).Loslpidosnosonpolmerosysucaracte-rsticaprincipalesserinsolublesenagua(hidrfobos)ysolublesendisolventesorgnicoscomolabencina,elalcohol,elbencenoyelcloroformo.Lasgrasassonuntipodelpidodeprocedenciaanimal.

Segnlasmolculasqueloscomponen,loslpidosseclasificanensaponificables(contienencidosgrasos)oinsaponificables(nocontienencidosgrasos).

Clasificacin de los lpidos

Lpidos

Lpidos con cidos grasos

SimplesAcilglicridos (grasa corporal)

Cridos (ceras)

ComplejosFosfolpidos (membranas celulares)

Esfingolpidos (tejido nervioso)

Lpidos sin cidos grasos

Terpenos (olor a menta, a fresa, etc.)

Esteroides (colesterol y hormonas sexuales)

Prostaglandinas (contraccin muscular)

Acontinuacinaprenderssobrealgunostiposdelpidos,suestructuramolecularylafuncinquecumplenenlosseresvivos.

Lpidos con cidos grasos (saponificables)

Sonunacombinacindeloscidosgrasosconunalcohol,queporlogeneraleselglicerol.Cuandoestnformadosportrescidosgrasos,selosllamatriglicri-dos(untipodeacilglicrido).Loscidosgrasosqueloscomponenpuedensersaturados(solotienenenlacessimples)oinsaturados(presentanenlacesdobles).

Debido a que las molculas adoptan la forma de una lnea recta, los cidos grasos saturados tienden a ser slidos a temperatura ambiente, ya que sus molculas pueden apilarse. Por el contrario, las molculas de los cidos grasos insaturados tienen dobleces debido a los dobles enlaces, por ese motivo, suelen ser lquidas a temperatura ambiente.

Para saber

Saponificacin. Es la reaccin de un cido graso con una base fuerte (NaOH o KOH) que da lugar a una sal de cido graso, comnmente denominada jabn, y agua.

cido esterico (saturado)

cido oleico (insaturado)


Acilglicridos.Haydostipos:saturadoseinsaturados.Lossaturadossonslidosatemperaturaambiente,comolagrasaanimal,lamantequillaylamanteca,queesunaimportantereservaenergticadeplantasyanimales.Losinsaturadospermanecenlquidosatemperaturaambiente,comolosaceites.

Cridos.Sonaltamenteinsolublesenagua,porloquepuedenactuarcomoimpermeabilizantesdeotrasestructuras.Lashojasdemuchasplantastienenlasuperficiecubiertadecera,loquereducelaprdidadeaguaportranspiracin.Algunosorganismoscomolasabejaslautilizanparalaconstruccindelascolmenasyalgunasavessecretancerasparaimpermeabilizarsusplumas.

Fosfolpidos.Sonlosprincipalescomponentesdelasmembranas celulares obiolgicas.Desdeelpuntodevistaqumico,unfosfolpidoesunglicridocombinadoconungrupofosfato.Losfosfolpidossonmolculasanfipticas,esdecir,tienenunareginpolar(hidroflica,quepuedeestarencontactoconelagua)yotraapolar(hidrofbica,querepeleelagua).

Lpidos sin cidos grasos (insaponificables)

Nocontienencidosgrasos,sinoquederivandeloshidrocarburoscclicos.Losprincipalessonlosterpenos(vitaminasA,KyE,entreotras),losesteroides(coles-terol,loscidosbiliares,vitaminasDylashormonasesteroideas)ylasprostaglan-dinas(intervienenenlacontraccinmusculardelteroalmomentodelparto,enelprocesoinflamatorioyenlacoagulacindelasangre).

Las membranas biolgicas estn compuestas de fosfolpidos organizados en dos capas, en las que se incrustan molculas de ciertas protenas. Estas membranas son elsticas, porque las molculas de fosfolpidos pueden moverse libremente en ellas, organizndose sin perder el contacto unas con otras.

ProtenasGlcidos

Doble capa de fosfolpidos

Regin apolar

Regin polar

45

Unidad


Actividad 8 Anlisis

c. cidos nucleicos

Loscidosnucleicossonbiomolculasorgnicascompuestasporcarbono,hidrgeno,oxgenoyfsforo.Haydostiposdecidosnucleicos:elcidodesoxirribonucleico, conocido por las siglas ADN o DNA (del inglsdesoxirribonucleic acid),yelcidoribonucleico,conocidoporlassiglasARNoRNA(delinglsribonucleic acid).Estosnombresserelacionanconelmonosacridopresenteensusmolculas.

Loscidosnucleicostambinestnformadosporpolmerossimplesllamadosnucletidos.Losnucletidosincluyenensuestructuratrescomponentesbsicos:unabasenitrogenada,unazcarsimpleyungrupofosfato.

ElADNesunamolculaesencialparalavida,porqueensusecuenciasealmacenalainformacingenticaquesetransmitirdegeneracinengeneracinyquedeterminatodaslascaractersticasdeunaespecie.

Esquema general de un nucletido. (1) grupo fosfato, (2) azcar desoxirribosa, (3) base nitrogenada.

1

2

3

Actividad 8 AnlisisActividad 8 Anlisis

Observalossiguientesmodelosyanalizaculserlaestructuradeorganizacindeloslpidosalestarencontactoconelagua.Luegoexplicaturespuestaatuscompaeros.

A B C


Para saber

Las vitaminas tambin son biomolculas importantes para el normal funcionamiento de nuestro cuerpo, pero a diferencia de otros grupos que presentan una estructura similar, o estn constituidos por polmeros, las vitaminas son un grupo heterogneo de molculas orgnicas que difieren unas de otras tanto en su estructura qumica como en su funcin. La mayora de las vitaminas no son sintetizadas por los animales, o son fabricadas en muy poca cantidad, por eso es importante consumirlas en la dieta, pues las plantas s las sintetizan.

d. Protenas

Msdelamitaddelpesosecodetucuerpoestformadoporprotenas.Estasmacromolculasorgnicassonlargasycomplejasy,comolosdemspolmeros,estncompuestaspormonmeros,denominadosaminocidos.

Cadaaminocidoposeeungrupoamino(NH2)enunextremoyungrupocarboxlico(COOH)enelotro.Estosgrupospuedenformarenlacesentrecadaunodelosaminocidosyconstituirlargascadenas.

Todoslosaminocidostienenunaestructuraqumicasimilar,perosediferencianenunaregindelamolculaconocidacomoradicalogrupo R.

EltipodeaminocidovarasegnelgrupoRqueloconstituya.

Losenlacesqueunenalosaminocidosentressoncovalentesysedenominanenlaces peptdicos.

Comoobservasenelesquema,undipptidoseformaporlaunindedosaminocidosmedianteunenlacepeptdico.Siseuneunterceraminocidoseformauntripptido,yassucesivamentehastaformarunpolipptido.Cuandounpolipptidoestcompuestopormsdecincuentamolculasdeaminocidos,sedenominaprotena.

Enlanaturalezaexistenmuchostiposdeaminocidos.Algunosdeellossonsintetizadosporreaccionesqumicasalinteriordelasclulas,perootrosdebenserincorporadosenladieta.Losaminocidosquenosonsintetizadosporelor-ganismosedenominanaminocidosesenciales.Cadaespecietieneunnmerodeterminadodeaminocidos esenciales;enlaespeciehumanasondiez.Esdevitalimportanciasuministrarestetipodeaminocidosenladietadelosnios,yaquelafaltadeestoslimitaeldesarrollodelorganismo,impidiendolarenovacinyproduccindetejidosnuevos,comoocurreconelcrecimiento.

Estosveinteaminocidossecombinanparadarorigenadiferentesprotenasquedesempeanfuncionesmuydiversas.Sehaestimadoqueenelorganismohumanosesintetizanalrededorde500milprotenasdiferentes.

Carbono

Grupo R

Grupo amino

Grupo carboxilo

Formacin de un dipptido

Dipptido

Aminocido 1 Aminocido 2

H2O

H O H O | || | ||

HNCCOH + HNCCOH | | | | H R1 H R2

H O H O | || | ||

HNCCNCCOH | | | | H R1 H R2

Formacin de enlace peptdico

Liberacin de molcula de agua

47

Unidad


Estructura de las protenas

Lasprotenassonfuncionalescuandoalcanzanunaestructuratridimensional.Acontinuacinseilustralaconformacindeunaprotena,utilizandocomoanalo-gaelcabledeltelfono.

Estructura primaria. La secuencia lineal de aminocidos en una cadena de polipptidos se llama estructura primaria y tiene una importancia fundamental para la funcin que desempear la protena cuando termine de conformarse. La sustitucin de un solo aminocido en ciertas protenas puede causar la prdida de su funcin.

Estructura terciaria. Se origina cuando la estructura secundaria adopta una disposicin tridimensional debido a la atraccin entre la alfa hlice y la hoja plegada, haciendo que la molcula se enrolle sobre s misma y dando origen a dos estructuras. De acuerdo a su estructura terciaria, se reconocen dos tipos de protenas: globular soluble (enzimas) y fibrosa insoluble (queratina).

Estructura cuaternaria. Ciertas protenas estn constituidas por una cadena polipeptdica nica, mientras que otras estn compuestas de dos o ms cadenas polipeptdicas qumicamente unidas que dan lugar a la estructura cuaternaria. Solo algunas protenas, como la hemoglobina, tienen esta configuracin.

hlice hoja plegada o lmina

Aminocidos

Aminocidos

A B C D

Vnculo pptido

Estructura secundaria. Es el enrollamiento de ciertas partes del polipptido gracias a la formacin de puentes de hidrgeno entre los grupos R de aminocidos cercanos, dando origen a dos tipos de estructuras: alfa hlice (enrollamiento en espiral) y hoja plegada (disposicin en zig zag).


Funcin de las protenas

Lasprotenassonmolculasconunaextraordinariadiversi-daddeestructurasquellevanacabonumerosasfunciones,entrelasquedestacan:

Estructural.Anivelcelular,lasprotenasformanpartedelaestructuradelamembranaplasmtica,constituyenlosciliosyflagelosdeprocariontes,ysirvendesoportealADN.Aniveldetejidos,hayprotenasqueformanestructurasdrmicas(que-ratinas)ytejidoscartilaginoso,conjuntivoyseo(colgeno).

Reserva.(Acumulacindeenerga).Hayprotenascuyafuncineselalmacenamientodeenerga.Porejemplo:laovoalbminadelaclaradehuevo,lacasenadelaleche,lazenadelmaz,elglutendelasemilladeltrigo,entreotras.

Transporte. Laspermeasasregulanelpasodemolculasatravsdelamembra-nacelular;otrasprotenastransportansustancias,comoporejemplolospigmen-tosrespiratorioscomolahemoglobina,entreotros,quetransportaeloxgeno.

Contrctil.Laflagelina,queformapartedelosflagelosbacterianos,permitelamovilidaddelasbacterias.Otrasprotenascomolaactinaylamiosinaalmoverseentresprovocanlacontraccinylarelajacindelosmsculos.

Hormonal.Lashormonassonprotenastransportadasporelmediointernodelorganismo(lasangreenlosanimalesylasaviaenlosvegetales),quelleganadeterminadasclulasalasqueestimulanparainiciarciertasreacciones.Porejemplo,lainsulinaproducidaporelpncreasylahormonadelcrecimientoproducidaporlahipfisis.

Enzimtica.Lasenzimassonprotenasqueregulanreaccionesbioqumicas.Puedenaumentarlarapidezdeunareaccinyutilizarmenosenerga.Enlasi-guienteleccinaprenderssobresufuncionamientoylascondicionesptimasquenecesitanparallevarlasacabo.

Escherichia coli, flagelo constituido de protenas.

Protenas de membrana. Funcin estructural.


1. Completalasiguientetablacomparativaentucuaderno.

Biomolcula Carbohidratos Lpidos cidos nucleicos Protenas

Elementos que la conforman

Monmero

Funcin (ejemplo)

2. Leenuevamentelaleccinyagregauncriteriomsalatablacomparativa.Luegocompltala.

49

Unidad




Comoacabasdeaprender,lasenzimassonprotenasqueintervienenenlasreaccionesqumicasparaqueseproduzcanconmayorrapidezyconunmenorgastodeenerga.Entubocaseencuentralaenzimallamadaamilasa,quedegradaelalmidningeridoenlosalimentos.

Materiales:unapapa,unmortero,vasodeprecipitado,placadePetri,doscotonesovaritasdealgodn,solucindelugolygotario.

Procedimiento

1. Conayudadelmortero,triturenlapapahastaobtenerunlquido(extractodealmidn).Djenloenelvasodeprecipitado.

2. Humedezcanunadelasvaritasconelextractodealmidn.

3. Luegoagrguenleunagotadelugol.Observenyanotensucoloracin.

4. Mojenlasegundavaritaconsaliva,mantenindoladebajodelalenguadurante2minutos.

5. AgrguenleunagotadelasolucindealmidnydjenlasobrelacpsuladePetridurante2minutos.

6. Luegoponganunangotadelugolenlavaritaconsaliva.Observenydescribansucoloracin.

Anlisis

Respondanensucuadernolassiguientespreguntas.

a. Enqucasoellugolreaccioncambiandodecolor?,qubiomolculareconoce?

b. Cmoexplicaranloquesucedienlavaritaquecontenasalivayalmidn?,porqunore-conocealalmidn?

c. Diseenunprocedimientoquelespermitacom-pararlavelocidaddelareaccindeestaenzimaconotrossustratosomanipulandootrasvariables.


Entucuerpoocurrendiariamenteinnumerablesprocesosqumicosquerequierendeciertascondicionesparaqueserealicenatiempo.Unadelascondicionesescontarconlasenzimasnecesariasparallevaracabolasreacciones.Comoaprendiste,lasenzimassonprotenas.Enestaleccinsabrsloimportantequesonparalavida.

Debes recordar: estructura de las protenas, reacciones qumicas.

LECCIN 6:Cul es la funcin de las enzimas?

djenla

Las enzimas

Todareaccinqumica,talcomolaocurridaenlahidrlisisdelalmidn,requieredeunainversininicialdeenergaparaqueseproduzca.Lacantidadmnimadeenergainicialquelasmolculasdelosreactivosdebentenerparaqueunareaccinqumicasucedasellamaenerga de activacin.

Unaformadeactivarmolculasesproporcionarlesenergacomocalor,esloquesehacecuandoseusaunallamaounachispaparaencenderelfogndelacocina,delasestufasagasoelmotordegasolinadeuncoche.Enlosseresvivos,sinembargo,laactivacindelasreaccionesqumicasnosepuedehacerporcalentamiento,porquelossistemasbiolgicossonsensiblesalcaloryseveranperjudicados.

Laestrategiadesarrolladaporlosseresvivosparasuperarlabarreraenergticadelasreaccionesfuelaparticipacindelasenzimas,protenascatalizadorasquereducenlacantidaddeenerganecesariaparaactivarlosreactivos.Laaccindelasenzimashacequelareaccinpuedainiciarseconnivelesdeenergadeactivacinmuchomenoresquelosrequeridos,comoseilustraenelsiguientegrfico.

Grfico N. 1: Energa de activacin de una reaccin en presencia y ausencia de enzima

Para lanzar en poco tiempo muchos objetos por una rampa, se puede aumentar el nmero de trabajadores o rebajar la rampa. De igual forma, para acelerar una reaccin qumica se pueden calentar los reactivos o aadir un catalizador, es decir, una sustancia que disminuya la energa de activacin necesaria para iniciar la reaccin.

Caractersticas de las enzimas

Aceleranlareaccin.Graciasaellassepuedeconseguirlamismacantidaddeproductoenmenostiempo,inclusosilacantidadenzimticaespequea.

Noseconsumendurantelareaccin.Alfinalizarlareaccin,lacantidaddeenzimaseslamismaquealprincipio.

Actansiemprealatemperaturadelservivo.

Altaactividad.Algunasconsiguenaumentarlavelocidaddereaccinenmsdeunmillndeveces,muchomsqueloscatalizadoresnobiolgicos.

Energa de activacin sin enzima

Energa de activacin con enzima Nivel de energa inicial

Nivel de energa final

Reaccin con enzima

Reaccin sin enzima

Energa de liberacin en la reaccin

Catalizadora: sustancia que

disminuye la energa de activacin

necesaria para una reaccin qumica.

Puede acercar las molculas que

reaccionan y/o debilitar los enlaces

existentes que unen los tomos para

formar los nuevos.

Apuntes:

existentes que unen los tomos para existentes que unen los tomos para

51

Unidad

Leccin 6: Cul es la funcin de las enzimas?

Cul es el mecanismo de accin de las enzimas?

Hasescuchadoqueciertaspersonassufrenmalestaresdigestivoscuandotomanleche?Estopuededeberseaquenoproducenlactasa(enzima)olohacenencantidadesinsuficientes.Estaenzimaeslaquefragmentalamolculadelactosapresenteenlalecheengalactosayglucosa,quesonfcilmenteasimilablesporelorganismo,culsersumecanismodeaccin?

Lasenzimaspresentanensuestructuraunsitioparticularparaquepuedaunir-seelsustratoqueparticiparenlareaccinqumica.Unavezqueseproducelauninentreelsitioactivoyelsustrato,laenzimasemodifica,alterandolaconstitucindelosreactivos,generandolosproductos.Lacompatibilidadsitioactivo-sustratoesprecisayespecfica.


Respondeentucuaderno.

1. Culeselsustratoconelquereaccionalaamilasasalivalentuboca?,qubiomolculaeselproductodelareaccin?

2. Mencionadosdiferenciasquepodrasdetectarenunareaccincatalizadaporunaenzimayotraqueno.

La enzima (E) fija el sustrato a su superficie por adsorcin. Al finalizar la reaccin se libera la enzima intacta (E) y el producto (P).

S+EESEPE+P

Modelos enzimticos

Adsorcin: es la atraccin que ejerce

la superficie de un slido sobre las

molculas de un lquido o de un gas.

Ejemplos biolgicos de adsorcin son

los contactos entre enzimas y sustratos

y los contactos entre antgenos

y anticuerpos.

Apuntes:

Llave cerradura

Sustrato

Enzima

Sitio activo

Complejo enzima - sustrato

Encaje inducido

Sustrato

Enzima

Sitio activo

Complejo enzima - sustrato


PENSAMIENTO CIENTFICO

Representacin de resultados en grficos

Ensutrabajocotidiano,loscientficosllevanacabodiversastareas:investigacionesbibliogrficas,experimentos,obtienendatos,sacanconclusiones,entreotraslabores.Cadaexperimentoarrojaunresultado,muchasvecesrepresentadoenvariosdatos.Estospuedenexpresarsedediferentesmaneras,yaseaenuntexto,enunatablaoengrficos.Lainformacineslamisma,solovarasupresentacin.Enlarepresentacinatravsdegrficos,resultamsfcilanalizar,compararoestablecerrelacionesentrelosdatos.Haydistintostiposdegrficos:torta,lneasobarras.Analizaelsiguienteejemplo.

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