Title: Unidad 2
Course: Ciencias Naturales Cultiva 8 EGB

Propiedades y organización de los seres vivos

Unidad 2

Diversidad de los seres vivos

En esta unidad nos familiarizaremos con los niveles de organización y la diversidad de los seres vivos; aprenderemos la manera en que los científicos clasifican y nombran a los seres vivos.

Nos introduciremos en una de las herramientas que utilizan los científicos como ayuda para sus investigaciones, como es el microscopio: su origen, sus partes y el gran aporte que este instrumento ha dado a la ciencia, específicamente a la biología. Finalmente, conoceremos sobre el sistema inmunitario y cuáles son las barreras inmunológicas que poseen los organismos para defenderse de factores externos que podrían enfermarlos.

Los seres vivos han evolucionado y se han diversificado en múltiples formas y tamaños. Al conjunto de todos los seres vivos y las especies que existen en la Tierra y a su interacción se le llama biodiversidad que es el resultado de la evolución de la vida a través de millones de años. En la foto, sala de biodiversidad en el Museo Americano de Historia Natural.

Objetivos

OG.CN.2. Comprender el punto de vista de la ciencia sobre la naturaleza de los seres vivos, su diversidad, interrelaciones y evolución; sobre la Tierra, sus cambios y su lugar en el universo, y sobre los procesos, físicos y químicos, que se producen en la materia.

OG.CN.1. Desarrollar habilidades de pensamiento científico con el fin de lograr flexibilidad intelectual, espíritu indagador y pensamiento crítico; demostrar curiosidad por explorar el medio que les rodea y valorar la naturaleza como resultado de la comprensión de las interacciones entre los seres vivos y el ambiente físico.

OG.CN.4. Reconocer y valorar los aportes de la ciencia para comprender los aspectos básicos de la estructura y el funcionamiento de su cuerpo, con el fin de aplicar medidas de promoción, protección y prevención de la salud integral.

Ministerio de Educación, (2016).

Niveles de organización y diversidad de los seres vivos

Tema 1

Niveles de organización y diversidad de los seres vivos

Saberes previos

Como ser humano, ¿dentro de que grupo de organismos te clasificas?

Desequilibrio cognitivo

¿Por qué y para qué se hace imprescindible clasificar a los seres vivos?

Estas “funciones básicas” que determinan la complejidad de los seres vivos son: el ciclo vital (nacer, crecer, alcanzar la capacidad para reproducirse y morir), la función de nutrición y la función de relación.

En el océano existen muchas comunidades de seres vivos y su diversidad es amplia.

Los seres vivos están organizados y ordenados mediante una jerarquía y una escala, desde el más pequeño y “simple” hasta el más grande y “complejo”. Los seres vivos poseen estructuras básicas químicas, pero la cualidad de la vida surge a nivel celular.

En los seres vivos se diferencian varios niveles de organización, obedeciendo a su estructura física, es decir, si son organismos unicelulares o pluricelulares (con tejidos, órganos o aparatos).

Los organismos unicelulares se pueden observar únicamente a través de un microscopio, es un mundo diverso y complejo; algunos incluso poseen pequeñas conchas.

Las esponjas son organismos pluricelulares muy simples. Sus células actúan individualmente, pero permanecen como un organismo completo.

Vamos a ver los distintos niveles de organización de los seres vivos, pero antes repasemos dos términos importantes que debemos conocer.

- Unicelular: formado por una sola célula.
- Pluricelular: formado por más de una célula.

A partir de aquí, tenemos los siguientes niveles que estudiamos en la unidad anterior, esto es, tejidos, órganos, sistemas, individuos, etc.

Niveles de organización de los organismos

Nivel 1: organismos unicelulares

Son los seres vivos formados por una célula aislada. Entre estos seres están las bacterias, los protozoarios, ciertas algas. Algunas especies de estos organismos unicelulares se agrupan en colonias, pero aun así cada individuo realiza todas las funciones de un ser vivo independiente. La célula de estos seres vivos puede ser eucariota o procariota.

Nivel 2: organismos pluricelulares que no poseen tejidos

En este grupo se encuentran algunos invertebrados muy simples, como las esponjas, los hongos y las algas pluricelulares.

Nivel 3: organismos pluricelulares con tejidos, pero carentes de órganos

Es distintivo de los invertebrados sencillos (como las medusas) y de plantas (como los musgos) que tienen sus tejidos diferenciados, pero con estructuras simples que no llegan a formar órganos

Nivel 4: organismos pluricelulares con órganos pero no tienen aparatos

Dentro de este grupo se encuentran algunos invertebrados, como ciertos gusanos, y todas las plantas, como los helechos, las angiospermas, etc.

Nivel 5: organismos pluricelulares que poseen aparatos y sistemas

Aquí están la mayoría de los invertebrados y todos los vertebrados.

Nivel 6: individuos

Un individuo es cualquier organismo que no se reproduce con individuos de otras especies.

Nivel 7: población

Es el conjunto de organismos de una misma especie que viven en la misma zona geográfica y actúan como una unidad con variabilidad genética.

Nivel 8: comunidad

Abarca el conjunto de poblaciones de varias especies, animales y vegetales que comparten un mismo espacio, e interactúan entre sí en su hábitat.

Nivel 9: ecosistema

Un ecosistema está compuesto de comunidades bióticas integradas con su entorno físico y existe un intercambio de energía y reciclaje de los nutrientes. No es posible determinar dónde acaba un ecosistema y comienza otro.

Nivel 10: bioma

Es una unidad regional que agrupa diferentes ecosistemas que comparten características similares con sus factores abióticos y predomina un tipo de vegetación y su fauna asociada en una zona climática específica. Ejemplos son el desierto, la sabana, el bosque húmedo tropical, etc.

Nivel 11: biósfera

Parte del planeta Tierra donde existe la vida, es la suma de todos los biomas y ecosistemas. Abarca parte del aire, del agua y de la tierra. El entorno global consta de tres subdivisiones generales:

- La hidrósfera, donde están todos los componentes del agua.
- La litósfera, que comprende los componentes sólidos de la corteza terrestre.
- La atmósfera formada por la capa de ozono de la Tierra.

Las medusas son organismos simples que no poseen órganos. Sus tejidos tienen células especializadas que realizan sus funciones.

Los gusanos planos son invertebrados simples. Así como las plantas, se encuentran en el nivel 4.

Población de flamencos rosas.

Bioma de sabana en África.

Glosario

variabilidad genética. Se refiere a la variedad del material genético de una población o especie. Existen genes que dan características específicas, y varios de estos se presentan en una población (como el color de la piel).

hábitat. Lugar donde vive la comunidad.

Interdisciplinariedad

Ciencias y ambiente

La ecología es una parte importantísima para el estudio de las ciencias naturales, porque nos permite tomar conciencia sobre nuestro entorno natural y los peligros que pueden existir si no lo conservamos. El estudio de la ecología nos ayudará a comprender la importancia del medioambiente en nuestras vidas.

E¿Cuál es tu aporte para conservar nuestra naturaleza y que perdure para las nuevas generaciones?

Panthera onca.

Niveles de organización que relacionan a los seres vivos con la sistemática

La ciencia que estudia la clasificación de los seres vivos se llama taxonomía o sistemática. Empleando criterios como origen común, parentesco, complejidad, anatomía similar, etc., lo que les permite a los científicos organizar a los organismos. Hoy, gracias al desarrollo de la genética, se tiene mayor exactitud en la clasificación.

Reino

En la naturaleza hay millones de seres vivos diferentes, y el ser humano los ha clasificado en cinco grandes grupos, llamados reinos:

- Reino vegetal. Abarca a las plantas. Pluricelulares. Capaces de producir su propio alimento (fotosíntesis). Viven fijas al suelo. Sin órganos.
- Reino animal. Comprende a los animales. Pluricelulares. Consumen a otros seres vivos. En su mayoría pueden desplazarse. Poseen sistema nervioso y órganos de los sentidos.
- Reino fungi. Son los hongos, mohos y levaduras. Unicelulares o pluricelulares. Se alimentan de otros seres vivos o de materia orgánica. Viven fijos.
- Reino protista. Incluye a los protozoos y algas. Muy diferentes entre sí. Unicelulares. Viven en el agua o en el interior de otros seres vivos. Las algas son unicelulares o pluricelulares, fabrican su alimento (fotosíntesis), viven en medios acuáticos.
- Reino monera. Son las bacterias. Unicelulares. Viven en varios medios, incluso dentro de otros seres.

Phylum o división

Agrupa a los seres vivos por su mismo sistema de organización. Por ejemplo, en el reino animal, los animales con columna vertebral pertenecen al Phylum Chordata

Clase

Formada por uno o más grupos de órdenes diferentes. Por ejemplo, la clase mamíferos.

Orden

Un orden abarca a una o varias familias similares. Por ejemplo, los felinos y los cánidos pertenecen al orden carnívoro.

Familia

Una familia abarca a varios géneros similares. Gatos y tigres pertenecen a la familia Felidae.

Género

Agrupa a varias especies similares. El león y el jaguar son especies pertenecen al género Panthera.

Especie

Grupo de organismos que tienen descendencia fértil. El jaguar es de la especie Panthera onca.

CN.4.1.7. Analizar los niveles de organización y diversidad de los seres vivos y clasificarlos en grupos taxonómicos, de acuerdo con las características observadas a simple vista y las invisibles para el ojo humano.

Clasificación taxonómica

Clasificación taxonómica

Glosario

árbol filogenético. Es un esquema en forma de árbol que presenta las relaciones evolutivas entre varias especies u otras entidades que se cree que tienen una ascendencia común.

Hemos visto los niveles de organización de los seres vivos, desde el más simple que tiene una sola célula, hasta el más complejo y completo con órganos y sistemas. El ser humano se encuentra dentro de estos niveles de organización y gracias a esa curiosidad innata por conocer y descifrar su entorno, el clasificar a los seres vivos ha sido desde tiempos inmemoriales una de las actividades más desafiantes, pero ¿por qué la necesidad de clasificar y “etiquetar” a un ser vivo?

La taxonomía es una ciencia que abarca el conocimiento y clasificación de todos los seres vivos. Hemos visto que el ser humano tiene la necesidad de catalogar y colocar en jerarquías a los seres vivos para identificarlos y saber de qué manera están relacionados. Actualmente, con el desarrollo de la genética, la taxonomía se ha vuelto más precisa.

¿Qué es la taxonomía?

Es la ciencia que emplea los elementos, procesos y resultados de la clasificación científica. Se aplica, en especial, dentro de la biología para la ordenación de manera organizada y sistemática de los grupos de microorganismos, hongos, animales y vegetales. Esta ciencia tiene que ser coherente con el árbol filogenético.

La taxonomía resulta fundamental porque existe una inmensa diversidad de organismos en nuestro planeta y permite que cada ser vivo tenga un nombre universal (siempre en latín) que se le aplicó en el momento en que fue descrito.

En el árbol filogenético o árbol de la vida, están clasificados todos los reinos de los seres vivos en orden de jerarquía.

Inicios de la taxonomía

La clasificación taxonómica se ha realizado desde antes de Cristo con Aristóteles (384-322 a. C.), quien ordenó plantas y animales de acuerdo con sus características. Teofrasto (371-287 a. C.) realizó la primera clasificación de las plantas basándose en sus propiedades médicas. Sin embargo, fue Carl von Linné (1707-1778), naturista y botánico sueco, “el padre de la taxonomía”, ya que perfeccionó un sistema de nomenclatura binomial utilizada hasta el día de hoy en todos los ámbitos científicos del mundo. Allí hay un primer nombre cuya primera letra es mayúscula (indica el género) y un segundo término en letras minúsculas que corresponde a la especie. Por ejemplo: Felis catus, que es el nombre científico del gato.

Linné aportó también con la primera clasificación jerarquizada de los seres vivos.

Clasificación jerarquizada de los seres vivos

Por sobre el Reino, se encuentra el dominio, que es una categoría taxonómica que cataloga a tres taxones:

- Archaea: bacterias (en sentido restringido).
- Bacterias propiamente dichas.
- Eukaria: todos los demás seres vivos.

Reino

Los seres vivos están clasificados en cinco reinos bien definidos por sus características generales. “Reino” es la primera jerarquía que se les da a los seres vivos:

Reino monera → bacterias.

Carl Linné es el padre de la taxonomía actual.

Jerarquía de la clasificación biológica.

Reino protoctista o protista → las algas y los protozoos.

Reino fungi → los hongos (setas, levaduras y mohos).

Reino metafitas → las plantas.

Reino metazoos → los animales (en este reino se encuentran los seres humanos).

Reino monera

Aquí están todos los organismos unicelulares o procariotas (bacterias y algas verde azuladas, sin núcleo celular definido). Son los únicos organismos de estas características:

- Formados por una sola célula, sin núcleo definido.
- Habitan en todo el mundo, incluso en el interior de otros seres vivos.
- Tienen tamaño microscópico; pueden vivir individualmente o agrupados en colonias.
- Su reproducción es asexual, por bipartición o división, y es muy rápida

Glosario

nomenclatura binomial. Sistema de clasificación con dos palabras que se usa para denominar a las especies de organismos vivos y extintos. Se forma por la combinación de dos nombres en latín, de raíz grecolatina o latinizados.

Cada especie clasificada tendrá entonces un “nombre” y un “apellido”.

TIC

Observa este video que describe la historia de la clasificación biológica:

www.mayedu.ec/nat8/p42

¿Por qué los científicos decidieron ordenar de esta manera los diferentes reinos?

Interdisciplinariedad

Ciencias y taxonomía

La taxonomía es una ciencia muy importante, ya que sin ella no podríamos conocer las especies y existirían descripciones dispersas. Por ejemplo: la papa es conocida como patata, pero su nombre científico es Solanum tuberosum.

¿Qué otro nombre científico de una planta de nuestro territorio conoces?

Reino protista

Es un reino muy diverso, con seres vivos que no son ni plantas ni animales ni hongos. Son seres unicelulares o pluricelulares (formados por varias células) y tienen un núcleo celular definido. Dentro de este grupo se encuentran:

- Los protozoos: organismos unicelulares que viven principalmente en medios acuáticos y son microscópicos.
- Las algas: organismos capaces de hacer fotosíntesis y, contrario a la creencia, no solamente habitan medios acuáticos.

Reino fungi

Este es el reino de los hongos. Aquí están las setas (los champiñones que comemos), las levaduras y los mohos. Hay unicelulares y pluricelulares. Tienen algunas características en común con plantas y animales, pero son únicos, por lo que se han clasificado en su propio reino.

Reino metafitas o Plantae

Es el reino de las plantas. Son seres vivos pluricelulares que están anclados al suelo y gracias a la fotosíntesis realizan su propio alimento.

Reino metazoos o animal

Es el reino de los animales. Es muy amplio, incluye organismos pluricelulares. Dentro de este reino, nos encontramos los seres humanos u Homo sapiens.

Categorías taxonómicas sucesivas al Reino
Phylum | Es una categoría en la taxonomía ubicada entre el reino y la clase. En las plantas se usa el término división, que es equivalente. Por ejemplo, el colibrí cometa colinegro pertenece al phylum Chordata.
Clase | Esta categoría se encuentra entre el phylum y el orden. Manteniendo el mismo ejemplo, el colibrí pertenece a la clase aves.
Orden | Es el siguiente eslabón en la clasificación y abarca a las familias. El colibrí cometa colinegro pertenece al orden apodiformes.
Familia | Este nivel de clasificación es el más importante después del género y la especie. Nuestro ejemplo pertenece a la familia trochilidae.
Género | Categoría taxonómica que se ubica entre la familia y la especie. Su término proviene del latín genus que significa “linaje”. El género del colibrí cometa colinegro es Lesbia.
Especie | Esta categoría corresponde a la unidad básica de la clasificación biológica. Una especie es un conjunto de organismos capaces de cruzarse entre sí y crear descendencia fértil. La especie siempre se escribe junto al género, es decir, el colibrí de nuestro ejemplo se denomina Lesbia victoriae.

Maya Ediciones, (2019).

El desarrollo tecnológico del microscopio Aporte a la ciencia y la tecnología

Tema 2

El desarrollo tecnológico del microscopio Aporte a la ciencia y la tecnología

Saberes previos

¿Has utilizado un microscopio? ¿Qué estructuras u organismos has observado?

Desequilibrio cognitivo

¿Cuál es el principio de la física que permite utilizar el microscopio para ver objetos y organismos microscópicos, como virus y bacterias?

Alas de mariposa vistas al microscopio. Pueden verse las escamas que las forman.

El microscopio (del griego micros = pequeño y skopein = mirar) es un instrumento que nos permite observar objetos que son minúsculos a simple vista, ya sean estructuras u organismos completos.

Vista de gusanos helmintos (parásitos) en una muestra de heces fecales.

Microscopio de Hansen.

El microscopio es un artefacto óptico que posee un par de lentes que permiten aumentar la imagen cuando atraviesa por ellos y funciona por refracción.

La disciplina que investiga los objetos pequeños con el uso del microscopio se denomina microscopía, y gracias al estudio de animales microscópicos y estructuras microscópicas ciencias como la medicina, la biología y la física se han beneficiado.

Origen del microscopio

No se sabe realmente quién inventó el microscopio ni la fecha de su creación, pero se cree que pudo ser una cadena de sucesos. Se conocen restos arqueológicos en los que se han descubierto cristales de lentes planos, convexos y biconvexos en excavaciones que datan de la era precristiana, siendo Nimrud la lente más antigua que se conoce, fabricada en el imperio asirio en el año 750 a. C. La invención en sí no se le atribuye a una sola persona; en el siglo XVII tuvo lugar su desarrollo.

Antes de la invención del microscopio ya se utilizaban lentes de aumento conocidas como lupas. Sin embargo, la verdadera historia del microscopio empieza con la invención del microscopio compuesto, es decir, con el concepto de acoplar más de una lente para observar los objetos de manera aumentada.

Glosario

refracción. Es el cambio de dirección y velocidad que experimenta un rayo de luz u otra radiación que se produce al pasar de forma oblicua de un medio a otro de distinta densidad.

Evolución del microscopio

En el año 1590, el holandés Zacharías Janssen (1585-1632) y su padre Hans (fabricante de lentes) descubrieron por accidente que si se alargaba el tubo del telescopio, se lograba mayor capacidad de aumento y, por lo tanto, el telescopio podía transformarse en microscopio. No obstante, el nacimiento del microscopio continúa en controversia.

Este primer microscopio tenía dos lentes soportados por tubos de latón que se deslizaban uno dentro de otro, para facilitar el enfoque.

En 1612 el astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1662) descubrió su microscopio cuando diseñaba su telescopio. Consistía en dos cilindros de cartón, el externo estaba forrado de cuero y albergaba en el extremo inferior la lente objetivo. Dentro del cilindro externo se deslizaba otro cilindro que contenía en la parte superior la lente ocular, y en la inferior, la lente de campo. Modificando la longitud del tubo del microscopio, le comentó a un amigo que “había observado moscas tan grandes como corderos, con uñas afiladas y pelos”.

En 1619, el inventor holandés Cornelius Drebbel concibió el primer microscopio con lentes convexas. En 1625, el médico alemán Giovanni Faber (1570-1640), colega de Galileo, acuñó por primera vez el término microscopio, que proviene de dos vocablos griegos.

En 1668, Eustacchio Divini, en Italia, desarrolló un microscopio compuesto de mayor porte. El sistema estaba basado en tubos telescopados. En la parte superior colocó dos lentes enfrentados desde su lado convexo; mientras que en la parte inferior ubicó un lente montado sobre madera. La estructura estaba sostenida sobre un pie metálico.

Los microscopistas clásicos surgieron en la segunda mitad del siglo XVII; destacaron Jan Swammerdam y Marcello Malpighi. Hubo una notable mejoría en el diseño y construcción del instrumento: se pasó de cristales sencillos con poder de amplificación de unos diez diámetros a un microscopio compuesto con capacidad de cien aumentos. El naturista holandés Swammerdam observó y dibujó insectos, y descubrió que la sangre no era un líquido homogéneo; el anatomista Malpighi detectó los conductos para la circulación de la sangre y la dirección de la circulación.

En 1665, Christopher Cock (construcción) y Robert Hooke (diseño) elaboraron un microscopio compuesto, de 50 cm. Con él, Hooke logró observar celdillas de corcho, y publicó, en ese mismo año, Micrographia, una colección de micrografías biológicas, en la que acuñó la palabra “célula”.

En 1670, Antonie van Leeuwenhoek (Holanda, 1632-1723) trabajó con el tallado de vidrios para mejorar las imágenes y logró amplificarlas hasta 270 veces. Fabricó un microscopio simple (con una sola lente), mediante el cual observó que la sangre no era un líquido homogéneo, sino que tenía eritrocitos. Dibujó pequeños “animálculos” observados en gotas de agua (se sabe ahora que eran microorganismos). Su contribución a la ciencia le otorgó, hasta el día de hoy, el título de “padre de la microbiología”.

Occhiolino de Galileo Galilei.

Cornelius Drebbel y su microscopio de lentes convexas.

Microscopio de Robert Hooke.

Glosario

tubos telescopados. Piezas huecas que se insertan una dentro de la otra. Se denomina así por la similitud visual con los tubos parcialmente extendidos de un telescopio óptico.

Microscopio compuesto de Carl Zeiss

Microscopio electrónico.

Edmund Culpeper, en 1720, desarrolló un microscopio de 40 cm, colocando un espejo en su parte inferior, lo que le permitió mejor iluminación y transparencia. La lente del objetivo (inferior) se enroscaba para facilitar el enfoque.

Durante los siglos XVIII y XIX hubo pocas mejoras en cuanto al desarrollo del microscopio. En 1857, fue relevante la superioridad en la calidad de los lentes que fabricó Carl Zeiss, cuya industria óptica ha permanecido hasta la actualidad como la más prestigiosa del mundo.

En el siglo XX se crearon otros tipos de microscopios biológicos como el de contraste de fase, el estereoscopio y el microscopio electrónico. El método de contraste de fase permite ver células vivas sin someterlas a coloración. El estereoscopio habilita ver una tercera dimensión de los objetos; tiene a menudo un bajo poder de amplificación y un mayor campo visual.

El físico alemán Ernst Ruska inventó en 1931 el microscopio electrónico, reemplazando la luz por electrones, con lo cual se incrementó el poder de resolución que pasa de 0,22 micras en un microscopio óptico a 0,2 nanómetros (nm) en un microscopio electrónico (una micra equivale a una milésima de milímetro, y un nanómetro es la décima parte de una micra). Con este microscopio se logran amplificaciones de entre 50 000 y 100 000 aumentos, a diferencia de los 2 000 aumentos del microscopio óptico normal. En 1937 se publicaron las primeras imágenes óptico-electrónicas de células y bacterias.

Sin embargo, los microscopios ópticos, estereoscopios y el microscopio electrónico son complementarios, ya que a pesar del gran aumento de un microscopio electrónico, no se pueden observar células vivas. Por lo tanto, se siguen usando los microscopios ópticos.

Microscopio óptico, con el que normalmente se alcanzan a ver objetos de 0,2 nanómetros

CN.4.5.1. Indagar el proceso de desarrollo tecnológico del microscopio y del telescopio y analizar el aporte al desarrollo de la ciencia y la tecnología.

Sistema inmunitario

Tema 3

Sistema inmunitario

Saberes previos

¿Qué vacunas has recibido a lo largo de tu vida?

Desequilibrio cognitivo

¿Un virus es un ser vivo o no vivo? ¿Por qué?

Glosario

patógeno. Todo agente que puede producir enfermedad o daño a la biología de un huésped, sea animal o vegetal. Los patógenos pueden ser virus, bacterias u hongos.

Nuestro organismo tiene múltiples defensas naturales. Estamos rodeados de miles de millones de microorganismos; un gran porcentaje son inofensivos, pero un pequeño porcentaje son causantes de enfermedades, infecciones e, incluso, la muerte. Nuestro sistema inmunitario ha evolucionado para defender al organismo de estas amenazas. Pero antes de profundizar sobre este sistema, vamos a conocer de cerca al enemigo.

Las bacterias

Las bacterias son los organismos vivos más primitivos que existen, corresponden al reino Mónera, que es muy diverso y antiguo. Son los seres vivos más abundantes sobre la Tierra, pues pueden desarrollarse en condiciones extremas y reciclan la materia orgánica. En el ser humano, participan en la digestión, aunque algunas son patógenas y causan enfermedades: tuberculosis, lepra, cólera, sífilis y difteria, entre otras.

En la imagen: las eubacterias, causantes del cólera

Ejemplos de bacterias cercanas a nuestro entorno

Como sabemos, hay bacterias beneficiosas, otras que son neutras (no nos perjudican ni nos benefician), y otras que son dañinas y tóxicas. En realidad, nuestro organismo, además de los diez billones de células que posee, también alberga aproximadamente cien billones de células bacterianas dentro y fuera del cuerpo, concretamente en el intestino, en la boca y en la piel.

Los Lactobacillus son bacterias “probióticas” porque contribuyen al equilibrio de la flora intestinal.

Las bacterias dañinas o patógenas son muchas y han causado enfermedades desde leves a mortales. Un ejemplo es la Clostridium, causante de varias patologías que pueden llegar a provocar la muerte o amputación. Hay bacterias muy peligrosas que causan enfermedades graves como Vibrio cholerae (cólera), Enterococcus faecium (meningitis), Staphylococcus aureus (infecciones en varias partes el cuerpo), y muchas más.

Los virus

Los virus son microorganismos acelulares formados por moléculas. Su material genético está protegido por un envoltorio de proteína y no pueden reproducirse por sí solos, sino que requieren el mecanismo de otras células, incluso de bacterias. Al reproducirse, provocan mucho daño e incluso la muerte celular del organismo infectado. Es por esto que virus, en latín, significa “toxina”, “veneno”.

Los virus son un gran grupo de partículas submicroscópicas muy sencillas que en su interior poseen una mínima cantidad de material genético, ADN o ARN, y pocas proteínas.

Cuando están afuera de las células de las bacterias, vegetales o animales (huéspedes), son seres inertes que, sin embargo, contienen toda la información necesaria para cumplir su ciclo de reproducción.

Los virus no son células propiamente dichas. Tienen un diámetro de 20 a 300 nanómetros (nm) y una longitud aproximada de 20 a 14 000 nm. Toma en cuenta que un nm es igual a la mil millonésima parte de un metro. Si comparamos el diámetro de un cabello humano con el de un virus, el primero sería cien veces más grande.

Diferentes tipos de bacterias.

Las diferentes formas de los virus.

Tamaño de los virus y bacterias en comparación con un glóbulo rojo humano..

Interdisciplinariedad

Ciencias y microbiología

La microscopía es la observación de objetos muy pequeños gracias a los microscopios que los aumentan. Se usa en biología y medicina para analizar tejidos y microorganismos. Es una ciencia que funciona como eje transversal para complementar y facilitar el desarrollo y la investigación en otras ciencias y disciplinas.

¿En qué otras ciencias crees que está involucrada la microscopía?

El virus causante de la inmunodeficiencia humana o sida (HIV), infectando a una célula.

Glosario

bicapa lipídica. Membrana delgada formada por dos capas de moléculas de lípidos.

inmunidad. Del latín inmunis, es el estado de resistencia natural que poseen los organismos frente a determinada enfermedad o ataque de un agente infeccioso o tóxico.

Además, los virus son cristalizables, es decir, las partículas víricas, idénticas entre sí, tienen formas geométricas. Su forma también es muy variable:

- Helicoidal: se asemeja a una escalera de caracol, como el virus del mosaico del tabaco.
- Barra o filamentosa: apariencia lineal, delgada, a modo de hilo, como el virus del ébola.
- Esférica: el virus del papiloma humano, o el de la influenza.
- Icosaédrica: los adenovirus, con veinte caras triangulares y doce curvas.
- Prolatas o complejos: con forma híbrida entre la forma filamentosa e icosaédrica, se encuentran en bacteriófagos.

Estructura de los virus

Su estructura molecular tiene generalmente tres componentes: 1) el material genético, 2) la envoltura de proteína (llamada cápside); y 3) algunos tienen una bicapa lipídica que los protege mientras están fuera de la célula.

Ejemplos de virus cercanos a nuestras vidas

Los virus se han considerado los villanos de la vida. Algunos pueden llegar a ser verdaderos asesinos, por ejemplo, aquellos que causan un ligero malestar como el virus de la gripe, que desaparece en algunos días; otros virus pueden matar, como el VIH que causa la inmunodeficiencia humana.

Sin embargo, parece que a la naturaleza no le acaban de gustar las formas puras. Ya que pueden encontrarse también virus “buenos”, es decir, que aportan beneficios más allá de su propia supervivencia. Está, por ejemplo, el virus GBV-C, que inicialmente fue relacionado con la hepatitis C, pero que no ataca al hígado, sino que infecta a los linfocitos, y, al hacerlo, dificulta la acción del virus del sida. Entonces, las personas que son portadoras de este virus viven mucho más tiempo cuando son infectados por el VIH.

El virus de la influenza: existen algunas cepas de este virus que son leves y otras peligrosas, como el H1N1.

Clasificación de los virus

Los virus se clasifican según el tipo de células a las que parasitan (animales, bacterias y vegetales); según el tipo de envoltura (helicoidal, icosaédrica y compleja); y según el tipo de material genético (ADN o ARN).

Clases de barreras inmunológicas

Ahora que hemos estudiado de cerca a lo que nos enfrentamos (por un lado bacterias, protozoos y virus; y por otro, agentes tóxicos), vamos a conocer cuáles son las defensas que poseemos contra entes que no pueden verse, pero que si nos atacan pueden enfermarnos e incluso matarnos.

Las barreras inmunológicas son mecanismos naturales que facultan a los animales y otros organismos para que puedan reconocer elementos extraños, neutralizarlos y desecharlos cuando estos han invadido el organismo. A esto se le denomina inmunidad.

La inmunidad de los organismos es dominio del sistema inmunitario, que no es un sistema propiamente, sino que se compone de un conjunto de células, tejidos y órganos de diversos sistemas, los cuales poseen algunas zonas únicas que reconocen y combaten a los patógenos. Las barreras bio- lógicas tienen tres niveles: barreras primarias, secundarias y terciarias.

Barreras primarias

Son la piel, las mucosas, la saliva, lágrimas, glándulas sudoríparas, etc.

Estructura de la piel, que es la primera barrera física y química de nuestro organismo contra agentes patógenos.

Barreras físicas

Todo el organismo está cubierto de piel, es por esto que la piel es la primera defensa física contra la entrada de microorganismos y agentes patógenos. Por ello, la piel tiene que estar limpia y lubricada.

La piel es seca porque contiene una proteína llamada queratina, pero hay algunas partes del cuerpo que no tienen queratina, como la boca, los orificios nasales o el ano. Estas partes cambian de aspecto y se denominan mucosas. Las células de las mucosas secretan mucus que mantiene húmedo al tejido y proporciona una protección extra, ya que los microorganismos se pegan y se inmovilizan, lo que impide el paso de estos hacia el interior

La saliva es otra barrera química. Al ser ligeramente ácida, mata algunos tipos de microbios.

Barreras químicas

En toda la superficie de la piel existen glándulas sebáceas que protegen y lubrican la piel y glándulas sudoríparas que secretan sudor. El sudor tiene un pH un poco ácido, lo que impide la supervivencia de muchos microorganismos. Luego están los ácidos gástricos que secreta el estómago; aquí se elimina una gran parte de las bacterias que ingresan al sistema digestivo.

Las lágrimas también poseen una sustancia bactericida y el cerumen de las orejas impide la entrada de microorganismos

Barreras biológicas

Se ubican sobre todo el cuerpo, principalmente en las mucosas. En esas zonas hay un grupo de microorganismos denominado flora bacteriana que evita que los microbios se instalen y las toxinas queden impregnadas. Son esenciales para todos los seres vivos.

Barreras secundarias

Cuando los patógenos sobrepasan las barreras primarias porque no han actuado adecuadamente (por una invasión demasiado alta o por un corte o una picadura), se activan las barreras secundarias. La primera de estas barreras es la fagocitosis.

La fagocitosis requiere la actividad inmediata de un grupo de células especializadas, llamadas glóbulos blancos, que están en la sangre.

La fagocitosis inicia en el momento que se origina alguna infección, provocada por el incremento de microorganismos en el cuerpo, que atacan determinadas células y tejidos. Entonces se activa la fagocitosis y se producen enzimas que destruyen al agente patógeno envolviéndolo. Para elaborar esta defensa, las células blancas llegan al lugar de la infección y eliminan a los microorganismos. Las células del cuerpo que han sido infectadas y dañadas liberan una sustancia denominada histamina. La histamina causa un aumento del flujo sanguíneo así las células fagocíticas se agrupan más rápidamente en el lugar de la infección.

Mecanismos de acción de la histamina y los órganos blanco. Respuesta inmune.

Uno de los mecanismos de defensa del sistema inmune: la fagocitosis.

Barreras terciarias

Después de realizarse la fagocitosis, quedan productos de desecho, es decir, muchas estructuras que formaron parte de los microbios o sus toxinas (y sustancias que fueron expulsadas durante la fagocitosis) causan que se active la defensa de nivel terciario. Aparecen, entonces, los linfocitos, cuya principal función es crear respuestas inmunitarias ante los microorganismos que hayan perturbado el sistema de defensa.

Esta es la última barrera defensiva del cuerpo e incluye órganos como el timo, el bazo y los ganglios linfáticos que originan o completan el desarrollo de dos tipos de leucocitos: los linfocitos B y los linfocitos T. Estas células actúan sobre los patógenos y pueden distinguir entre “lo propio” y “lo ajeno”; además guardan esa distinción en la memoria celular para actuar de manera más acelerada en una infección causada por un patógeno similar.

Glosario

enzima. Molécula de naturaleza proteica que interviene en las reacciones químicas.

histamina. Hormona que produce vasodilatación de los capilares.

linfocito. Tipo de célula inmunitaria elaborada en la médula ósea; se encuentra en la sangre y el tejido linfático. Las hay de varios tipos.

TIC

Observa este video sobre el funcionamiento del sistema inmunológico:

www.mayedu.ec/nat8/p54

¿Qué tipos de células son parte del sistema inmunitario?

Interdisciplinariedad

Ciencias e inmunología

La inmunología es una parte de la biología y de las ciencias biomédicas, que estudia el sistema inmunitario y los mecanismos fisiológicos de respuesta del organismo frente a la presencia de microorganismos, toxinas o antígenos.

¿Por qué es importante esta ciencia para el desarrollo de las vacunas, antibióticos y otros medicamentos que ayudan a luchar contra enfermedades que nos atacan?

Glosario

antígeno. Macromolécula extraña al organismo, por ejemplo, las proteínas de la pared celular bacteriana o la cápsula de un virus.

Los antígenos son moléculas que desencadenan la respuesta inmune del cuerpo. Cualquier sustancia que el organismo no reconoce puede actuar como antígeno.

Los linfocitos T ejercen su acción directa sobre el agente patógeno de manera muy específica y lo elimina. En cambio, los linfocitos B localizan la presencia de un antígeno y producen anticuerpos (llamados también inmunoglobulinas, que son moléculas que neutralizan a los agentes patógenos) específicos para ese antígeno. Al juntarse antígenos y anticuerpos, se consigue que desaparezca la toxicidad de los microorganismos invasores para el cuerpo.

Características de la respuesta inmune

- Específica: cuando a un antígeno definido se le crea una respuesta determinada. Es eficaz, pero tarda varios días en manifestarse.
- Tienen memoria: cada encuentro con un microorganismo invasor graba un “patrón” genético en ciertos linfocitos, lo que causa que los linfocitos fabriquen más fácil y rápidamente anticuerpos para antígenos ya conocidos.
- Es moderada y sostenida: hay mecanismos que regulan la producción, concentración y persistencia de los anticuerpos del organismo. Es decir que al aparecer un antígeno, no segregan anticuerpos hacia la sangre, sino que, por medio de la interacción con otras células corporales, directamente lo atacan.

Hay enfermedades que atacan el sistema inmune. Las personas inmunodeficientes tienen disminuida la facultad de elaborar anticuerpos. Esta deficiencia puede ser hereditaria o adquirida. Entre las hereditarias se encuentra la enfermedad de Bruton. Un ejemplo de deficiencia adquirida es el sida (síndrome de inmunodeficiencia adquirida).

Las vacunas

Las vacunas son preparaciones que le “enseñan” al cuerpo a defenderse cuando los microorganismos lo atacan. Generan una inmunidad adquirida contra una enfermedad al estimular la producción de anticuerpos. Una vacuna contiene un agente similar al microorganismo causante de determinada enfermedad, y muchas veces se fabrica a partir de formas debilitadas o muertas del microbio.

Gracias a las vacunas se han erradicado enfermedades como la poliomielitis o la viruela.

Origen de las células del sistema inmune.

CN.4.2.3. Explicar, con apoyo de modelos, el sistema inmunitario, identificar las clases de barreras inmunológicas, interpretar los tipos de inmunidad que presenta el ser humano e infiere sobre la importancia de la vacunación.

Laboratorio

El microscopio, usos y propiedades

Materiales

- Microscopio óptico
- Portaobjetos
- Cubreobjetos
- Bisturí
- Agua estancada
- Raíces de cebollas

Objetivo

Identificar las partes del microscopio óptico, usarlo de forma adecuada y reconocer la importancia de esta herramienta para la ciencia.

Introducción

La diversidad y complejidad real de nuestro entorno no fue valorada hasta que se utilizó el microscopio. Este aparato permitió conocer la existencia de los microorganismos. El ser humano, en su permanente exploración para conocer el mundo que lo rodea, ha construido una serie de herramientas para aumentar su campo de observación. El microscopio es un instrumento de gran ayuda para muchas ciencias, como la biología o la medicina. Cada día acrecienta su campo de acción, más allá de las limitaciones de los sentidos.

Procedimiento

1. Lee el manual de manejo y cuidados que requiere el microscopio.
2. Con ayuda del docente y los manuales que haya en tu biblioteca, analiza y reconoce las partes del microscopio (mecánica y óptica) y sus funciones.
3. Realiza las observaciones siguiendo las instrucciones del docente y el manual de manejo del microscopio. Observa la muestra, colocando cortes de la raíz de cebolla en un portaobjetos, y agua estancada en otro. Cubre ambas placas con sus respectivos cubreobjetos.
4. Calcula el aumento del microscopio multiplicando el aumento del ocular por el aumento del objetivo que se está usando. Normalmente, los microscopios ópticos tienen un ocular de 10x y los objetivos varían desde 10x (aumento total de 100x) a 100x (aumento total 1000x).

Límites de resolución

Resolución es la menor distancia que debe existir entre dos objetos para que puedan visualizarse por separado.

- Ojo humano – 0,2 mm
- Microscopio óptico – 0,2 μm m = 10-3 mm
- Microscopio electrónico – 0,2 nm m = 10-6 mm

Resultados y conclusiones

1. Identifica las partes principales del microscopio.
2. ¿Manejas apropiadamente el microscopio con pequeño y mediano au- mento?
3. ¿Cuáles son los cuidados que debemos tener con el microscopio óptico?
4. ¿Cuál es la diferencia entre aumento y resolución?
5. Dibuja tus observaciones sobre las células vegetales en tu cuaderno.
6. ¿Qué tipos de organismos viste en el agua de charca?

Infografía

Las vacunas son una poderosa ayuda externa al organismo para que no tener que enfrentar enfermedades que podrían ser mortales o causantes de deformaciones. Las vacunas utilizan la “memoria” de nuestro sistema inmu- nológico para actuar contra los patógenos a los que constantemente nos vemos expuestos.

Analiza

1. ¿Qué barreras tiene el cuerpo humano contra agentes externos?
2. ¿De qué manera ayudan las vacunas para que nuestro organismo se defienda de enfermedades?
3. ¿A qué nivel actúan las vacunas del organismo?
4. ¿Que piensas de los movimientos antivacunas?