Title: Unidad 1
Course: Ciencias Naturales Cultiva 9 EGB

Bases químicas de la vida

Unidad 1

Bases químicas de la vida

En las siguientes páginas revisaremos las características y propiedades físicas y químicas que permiten al carbono ser el elemento básico en la estructura de las moléculas que forman parte de los seres vivos. Luego de estudiar el nivel molecular, pasaremos a estudiar por qué las células son la unidad de la vida, cómo están estructuradas y organizadas para poder cumplir con todas sus funciones, por qué se clasifican en procariotas y eucariotas, y cuáles son las semejanzas y diferencias de aquellas que conforman a los animales y a los vegetales.

  Representación artística de moléculas formadas por carbono, el elemento esencial de las moléculas que constituyen a los seres vivientes.

Objetivos

O.CN.4.1. Describir los tipos y características de las células, el ciclo celular, los mecanismos de reproducción celular y la constitución de los tejidos, que permiten comprender la compleja estructura y los niveles de organización de la materia viva.

O.CN.4.7. Analizar la materia orgánica e inorgánica, establecer sus semejanzas y diferencias según sus propiedades, e identificar al carbono como elemento constitutivo de las biomoléculas (carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos).

OG.CN.6. Usar las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) como herramientas para la búsqueda crítica de información, el análisis y la comunicación de sus experiencias y conclusiones sobre los fenómenos y hechos naturales y sociales.

Ministerio de Educación, (2016).

El carbono: propiedades físicas y químicas

Tema 1

El carbono: propiedades físicas y químicas

Saberes previos

Según tú, ¿qué caracteriza a un ser vivo?

Desequilibrio cognitivo

¿Qué es lo que distingue a un ser vivo de un ser no vivo?

TIC

Observa este video acerca del carbono (desde su inicio hasta el minuto 4:26) e infiere en qué se diferencian los compuestos orgánicos e inorgánicos.

www.mayedu.ec/nat9/p10

¿Qué funciones tienen los diversos tipos de picos en los pinzones?

Glosario

partículas subatómicas. . Son estructuras de menor dimensión que el átomo.

compuesto químico. Enlace de dos o más elementos en proporciones que se mantienen y constituyen su fórmula química.

Características del átomo de carbono

Recordarás que el átomo constituye la unidad de toda la materia existente en el universo, porque es la mínima porción que conserva todas sus características. Esto quiere decir que tanto un átomo de oro como un lingote van a ser sólidos a temperatura ambiente, tener brillo metálico y conducir fácilmente la temperatura y la electricidad.

El diamante es la forma cristalizada del elemento carbono, que se forma cuando ha sido sometido a gran temperatura y presión.

Los átomos constan de una porción central que se llama núcleo, donde se alojan dos partículas subatómicas (los protones, cuya carga eléctrica es positiva y los neutrones que carecen de carga eléctrica). Por fuera del núcleo se encuentra la corteza del átomo, donde se distribuyen los electrones (partícula subatómica con carga negativa), en diferentes niveles.

El átomo de carbono (cuyo símbolo químico es C), tiene 4 electrones en su último nivel y esto hace que sea muy propenso para asociarse con otros átomos de su medio y formar compuestos químicos. Los compuestos se producen cuando un átomo forma enlaces químicos con otros, ya sea porque gana, pierde o comparte electrones. Para el carbono, cualquiera de estas posibilidades es fácil, por lo que en su estado natural genera infinidad de compuestos.

Imagen correspondiente a una representación didáctica de las partes que componen un átomo de carbono.

Propiedades físicas del carbono

Glosario

roca sedimentaria. Aquella que se forma por la compactación de partículas, como resultado de procesos físicos o químicos.

combustible. Sustancia que al entrar en contacto con el oxígeno reacciona y libera energía en forma de calor y luz.

Sabías que

El carbón vegetal que usamos para asar la comida está constituido hasta en un 98 % de carbono y para fabricarlo se necesita exponer la madera seca a altísimas temperaturas, en lugares donde no haya presencia de oxígeno.

Las propiedades físicas se refieren básicamente a aquellas cualidades que podemos percibir gracias a nuestros sentidos y pueden ser medidas. En la naturaleza existen dos sustancias compuestas por carbono en estado elemental: el grafito (material con que se hacen las minas de los lápices) y el diamante. Las características físicas en las que ambos materiales coinciden son el hecho de ser sólidos a temperatura ambiente, ser insolubles en agua, carecer de olor y sabor característico. Pero si hablamos de sus diferencias, estas se relacionan con la forma en la que los átomos de cada material se organizan y distribuyen.

El grafito tiene apariencia negra y escamosa porque sus átomos se distribuyen por capas, mientras que el diamante es muy duro y resistente porque sus átomos se disponen en redes de tres dimensiones.

La tercera sustancia en la que se concentra una gran cantidad de carbono elemental, combinado con otros elementos, es el carbón mineral. Este carbón se forma gracias a la lenta descomposición de materia vegetal acumulada durante millones de años, hasta formar una roca sedimentaria con propiedades combustibles.

Todas estas características físicas presentes en sus tres formas naturales hacen del carbono el elemento idóneo para formar parte de las estructuras de los seres

Los mayores yacimientos de carbón mineral provienen de los restos de seres que vivieron durante el periodo Carbonífero (hace aproximadamente 360 millones de años). Su lenta descomposición necesitó condiciones de calor, humedad y ausencia de oxígeno.

Laboratorio casero

Reúne un pedazo de lana, algodón y papel, un palillo de dientes, empaques plásticos de comida (papas, galletas, etc.), fósforos y una vela.

Enciende la vela con los fósforos.

Sujeta con una pinza cada uno de los objetos. Coloca las muestras, una por una, sobre la llama de la vela durante unos segundos.

Coloca, durante unos segundos, cada una de las muestras en l llama de la vela. Recuerda tener cuidado con el fuego y tomar una distancia prudente.

Registra cualquier cambio de color y estructura en cada muestra.

Responde: ¿por qué algunas muestras se hacen negras?

Propiedades químicas del carbono

Las propiedades químicas de una sustancia tienen que ver con su comportamiento en presencia de otras. Por ejemplo, si tienen facilidad de formar compuestos, si al hacerlo liberan energía y cómo cambian al final. El caso del carbono es especial porque la distribución de los electrones en el último nivel de su átomo facilita sus reacciones químicas y de esta manera la posibilidad de formar cientos de miles de combinaciones que se conjugan para permitir las reacciones que facilitan la vida.

Compuestos inorgánicos del carbono

Cuando la mayoría de los elementos se combinan entre sí forman moléculas inorgánicas, en las cuales es poco frecuente encontrar carbono. Si este elemento está presente, no formará enlaces con otro átomo de carbono, como sucede con los compuestos orgánicos. Ejemplos frecuentes de compuestos inorgánicos que contienen carbono son gases como el dióxido de carbono (CO2 ) que producimos tras la respiración, y el monóxido de carbono (CO) que producen los motores; o sólidos como el carbonato de calcio (CaCO3 ) que puede encontrarse en rocas calizas.

El aumento en la atmósfera de compuestos inorgánicos del carbono producidos por la industria está relacionado con el efecto invernadero que produce el calentamiento global.

Compuestos orgánicos del carbono

Todos los seres vivos se componen por moléculas orgánicas, entre ellas, el carbono, que es el elemento esencial para la vida.

El carbono también se combina con otros elementos y juntos forman las moléculas que están presentes en las estructuras de los organismos o en sus restos. Estas moléculas se caracterizan porque varios átomos de carbono se enlazan entre sí para forman una especie de “esqueleto”, al que se añade el resto de elementos. También se dan cuando el carbono se enlaza con átomos de hidrógeno. Trataremos este tema con mayor profundidad en las próximas páginas.

CN.4.3.17. Indagar sobre el elemento carbono, caracterizarlo según sus propiedades físicas y químicas, y relacionarlo con la constitución de objetos y seres vivos.

El carbono es un elemento indispensable para la vida

Tema 2

El carbono es un elemento indispensable para la vida

Saberes previos

¿Qué compuestos conoces que estén hechos de carbono?

Desequilibrio cognitivo

¿Qué podríamos tener en común los seres vivos con los seres inertes?

Glosario

bioelemento. Nombre que adquiere cualquier elemento que constituye a los seres vivientes.

Al coral se lo considera un animal roca porque, si bien está formado y produce moléculas orgánicas, su exoesqueleto está compuesto por carbonato de calcio (un compuesto inorgánico).

De elementos a moléculas orgánicas

Mencionamos ya que las moléculas orgánicas se caracterizan por tener una estructura básica formada por átomos de carbono enlazados entre sí o por tener enlaces entre carbono e hidrógeno. Muchas veces, esta configuración hace que la molécula adopte una forma de anillo, como se observa en la imagen.

Los átomos de carbono se disponen en forma de anillo hexagonal. El parabeno es una sustancia que se usa para conservar los cosméticos.

Los átomos de carbono de las moléculas orgánicas, a su vez, comparten electrones con otros bioelementos, principalmente el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno (por sus símbolos químicos se formaría la sílaba CHON, que te ayudará a recordarlos). Estos bioelementos están presentes en más del 95 % de todas las moléculas de los seres vivos y por eso se los considera primarios.

Cuando envejecemos o estamos mal alimentados, los huesos sufren una deficiencia de calcio y se presenta la osteoporosis.

También existen los bioelementos secundarios que, pese a ser indispensables en la construcción de las estructuras que conforman a los organismos, se encuentran en una proporción inferior al 4,5 %. Estos son el fósforo (P), el azufre (S), el magnesio (Mg), el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K) y el cloro (Cl).

Un guacamayo y el fruto que consume están hechos por biomoléculas muy similares.

Por último están los oligoelementos que se necesitan en pequeñísimas cantidades, pero cuya ausencia reiterada en el organismo puede causar graves enfermedades. Ejemplo de ellos son: el hierro (Fe), el cobre (Cu), el zinc (Zn), el fluor (F) y el yodo (I).

Todos estos bioelementos se combinan en proporciones y con estructuras variables para constituir las biomoléculas, es decir, los compuestos que están presentes en las estructuras de todos los organismos. Un caso especial son el agua (H2 O), el dióxido de carbono (CO_2 ) el carbonato de calcio (CaCO_3 ) o la sal (NaCl), que se consideran biomoléculas inorgánicas, pero el resto son orgánicas.

Las biomoléculas orgánicas

Glosario

polímero. Molécula muy grande formada por unidades que se repiten y se llaman monómeros.

genes. Son estructuras que almacenan la información que regula el funcionamiento de nuestras células y que se hereda de padres a hijos.

Están compuestas principalmente por bioelementos primarios, a los cuales se añaden otros en menores proporciones (con frecuencia fósforo y azufre, por lo que se los abrevia como CHONPS). Pueden ser moléculas pequeñas y sencillas o pueden formar largos polímeros.

Las biomoléculas orgánicas cumplen infinidad de funciones, desde constituir las estructuras de los organismos, proporcionarnos energía y nutrientes, regular los ciclos de vida, guardar e interpretar la información de los genes, hasta permitirnos interpretar el mundo que nos rodea.

A continuación conoceremos las características fundamentales de las cuatro principales biomoléculas.

Las proteínas son polímeros compuestos por muchos aminoácidos, dos de los cuales están detallados en la parte superior del esquema con su enlace resaltado.

Biomoléculas orgánicas
 | Carbohidratos | Lípidos | Proteínas | Ácidos nucleicos
Dónde se encuentran | En los azúcares y en los almidones. | En las grasas, aceites y ceras. | En órganos y estructuras de los seres vivientes. | En el material genético: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).
Características | Suelen ser cristales, generalmente de sabor dulce. | Son insolubles en agua, pero se disuelven en sustancias orgánicas como acetona o éter. | Son cadenas largas (polímeros) de aminoácidos, moléculas que contienen nitrógeno. | Son grandes polímeros conformados por nucleótidos, unos monómeros que están constituidos por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada.
Función | Proporcionar energía inmediata. | Sirven para almacenar energía, pero también pueden formar estructuras del cuerpo o regular sus funciones, | Forman parte de las estructuras del cuerpo, pero también transportan sustancias, defienden a la célula o regulan sus funciones. | El ADN almacena la información genética dentro delos genes, y el ARN expresa esa información, transformándola en proteínas que van a cumplir una función específica.

TIC

Observa la continuación del video de la actividad propuesta en la página 10 y responde: ¿de qué manera el carbono inorgánico se relaciona con el carbono orgánico? www.mayedu.ec/nat9/p16

Nuestro cuerpo fabrica sus biomoléculas a partir de los bioelementos que consumimos con los alimentos. De allí la importancia de que nuestra dieta sea variada y balanceada.

Interdisciplinariedad

Bioquímica e industria

La respuesta a muchas necesidades de la vida diaria ha provenido del desarrollo de productos derivados de moléculas orgánicas, como, por ejemplo, la celulosa que es un polisacárido que se usa para elaborar papel, o el polietileno que es la base de infinidad de plásticos.

CN.4.3.18. Explicar el papel del carbono como elemento base de la química de la vida e identificarlo en las biomoléculas

Características estructurales y funcionales de las células

Tema 3

Características estructurales y funcionales de las células

Saberes previos

¿Tenemos algo en común con una bacteria? ¿Qué nos hace diferentes?

Desequilibrio cognitivo

Si una sola célula es suficiente para que la vida sea posible, ¿a qué se debe que haya tantos organismos pluricelulares en el planeta?

Glosario

protozoos. Nombre que adquiere cualquier elemento que constituye a los seres vivientes.

En una sola gota de agua existen miles de organismos que solo precisan de una célula para cumplir todo su ciclo de vida. La imagen representa a dos protozoos: paramecios y euglenas

Del invento del microscopio a la teoría celular

Para una persona contemporánea la noción de la existencia de seres microscópicos en el agua, el suelo, el aire, alrededor o dentro de nuestro cuerpo es algo cotidiano, pero hasta mediados del siglo XIX era algo desconocido y difícil de creer. Fue gracias al invento del microscopio (atribuido al holandés Zacharias Janssen, en 1590), que se empezó a explorar lo que está fuera del alcance de nuestra vista normal.

No obstante, pasaron varias décadas y recién en 1665 el inglés Robert Hooke (1635-1703) publica su libro Micrographia, en el que presenta dibujos de muestras de plantas y animales observadas al microscopio con una fuente de luz que permitía una mejor observación. Hooke analiza una delgada lámina de corcho, y descubre que está formada por estructuras hexagonales que se repiten una y otra vez y les da el nombre de células.

En 1670, el holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), experimentando con el grosor de lentes simples, logra un aumento de 200 veces el tamaño normal de los objetos, gracias a lo cual distingue y dibuja pequeños “animálculos” que encontró en gotas de agua y que ahora sabemos corresponden a bacterias y protozoos unicelulares.

Ya a partir de mediados del siglo XIX se sientan las bases de lo que pasaría a llamarse la teoría celular, gracias a los aportes del alemán Matthias Schleiden, del prusiano Theodor Schwann y del polaco Rudolf Virchow.

Postulados de la teoría celular

Todos los seres vivientes tenemos por lo menos una célula.

La unidad funcional de todos los seres es la célula

Toda célula es el resultado de otra que ya existía.

La célula contiene la información genética que se hereda de una generación a la siguiente.

Glosario

organelos. Estructuras de forma y función definidas que se encuentran en el citoplasma.

TIC

Observa el siguiente video sobre bacterias extremófilas y describe cómo su estudio ha aportado resolver problemas cotidiano del ser humano del ser humano.

www.mayedu.ec/nat9/p19

¿Qué funciones tienen los diversos tipos de picos en los pinzones?

Laboratorio casero

Microscopio con puntero láser

Consigue una muestra del aguade un florero. Presiona un gotero o una jeringuilla hasta deja colgando una gota. Fija el gotero a un soporte que lo mantenga vertical e inmóvil. Busca otro soporte para fijar el puntero láser de forma horizontal y alineado a la altura de la gota de agua. Con la ayuda de ligas asegúrate de que el puntero no se mueva, que permanezca encendido y apuntando hacia una pared vacía y de color claro.

Apaga la luz y diviértete viendo los organismos que se proyectan en la pared.

Responde: ¿qué mecanismo produce la magnificación de la imagen?

Complejidad de las células

Todos los organismos estamos constituidos por una de la dos clases de células que existen: las procariotas o las eucariotas. Las más sencillas y probablemente las primeras que se originaron son las procariotas que se presentan en bacterias y arqueas. Estos organismos unicelulares son los más pequeños, carecen de núcleo, tienen un ADN circular, y las estructuras que permiten su funcionamiento son más bien sencillas.

El resto de organismos, desde los protozoos hasta los hongos, animales y plantas, poseemos células eucariotas. Estas células se caracterizan por tener núcleo y organelos bien definidos y con doble membrana. En los próximos temas estudiaremos a profundidad las características de las células animales y vegetales.

Esquema de la estructura de una bacteria; se nota la ausencia del núcleo y la disposición circular del cromosoma que contiene su ADN.

Estructura de la célula procariota

Los organismos procariotas son las bacterias y las arqueas, cuyas características comunes hacían que se los considere parte de un mismo reino (Mónera). Sin embargo, estudios recientes sobre su material genético y los procesos químicos que realizan (su bioquímica, sobre todo) determinaron que las arqueas evolucionaron de manera independiente de las bacterias, por lo que cada una pertenece a un dominio diferente del de los organismos que tienen células eucariotas (dominio Eukarya).

Microfotografía de enterobacterias que normalmente habitan en nuestro intestino y nos resultan indispensables para la digestión de algunos alimentos difíciles de aprovechar.

Tamaño, forma y nutrición de las células procariotas

Las características comunes de estos dos grupos son:

- Alcanzan menor tamaño que las células eucariotas, entre pocas a varios cientos de micras (1µm equivale a 1 x 10¯6 m).

Corte microscópico de tallo monocotiledóneo. Se observan haces vasculares rodeados de células de parénquima.

- Son capaces de colonizar casi todos los ambientes, incluyendo aquellos con condiciones que ningún otro ser vivo soporta, como las aguas termales o extremadamente salinas.
- Están rodeadas por una pared celular que está hacia el exterior de la membrana y tien función protectora. También tienen estructuras en forma de filamentos tales como flagelos o cilios que permiten su movimiento en medios acuosos.
- Además del ADN que está dispuesto en forma circular, pueden contener cadenas más pequeñas de este materia genético que pasan a llamarse plásmidos.
- Su nutrición puede ser autótrofa (cuando producen su propio alimento a través de la foto o quimiosíntesis) o heterótrofa (cuando dependen de otros seres para obtener sus nutrientes). En este último grupo están las saprófitas que se alimentan de organismos o materia en descomposición.

Clasificación de las bacterias por su forma

Por sus formas, las bacterias se clasifican en cocos, bacilos, espirilos, vibrios y espiroquetas, como se observa en la figura. Las arqueas tienen formas muy variadas.

En las siguientes lecciones revisaremos las características de las células eucariotas.

CN.4.1.3. Indagar, con uso del microscopio, de las TIC u otros recursos, y describir las características estructurales y funcionales de las células, y clasificarlas por su grado de complejidad, nutrición, tamaño y forma.

Estructura de las células eucariotas

Tema 4

Estructura de las células eucariotas

Saberes previos

¿Qué actividades son comunes para plantas y animales? ¿Cuáles son diferentes?

Desequilibrio cognitivo

¿Qué ventaja tendrá para un organismo el tener células especializadas?

Sabías que

La bióloga estadounidense Lynn Margulis planteó en 1967 la teoría de la endosimbiosis seriada que explicaría el origen de las células eucariotas. A partir de células procariotas que englobaron otras sin digerirlas, surgió una relación de mutua conveniencia, en la que la célula huésped otorgaba protección y la célula invitada proporcionaba alimento o energía a la otra. Las bacterias incorporadas serían las mitocondrias y los cloroplastos.

La mitocondria de la imagen y los cloroplastos son ejemplo de dos organelos con doble membrana y ADN circular. Estas características, sumadas a su tamaño similar al de las bacterias, sirven como evidencias de la teoría que explica el origen de la célula eucariota.

El color verde de una hojas depende de un pigmento que se llama clorofila, el cual está dentro de las decenas de cloroplastos que se encuentran en cada una de sus células.

Características de la célula eucariota

La palabra “eucariota” hace alusión a que este tipo de célula tiene un núcleo bien delimitado por una envoltura que protege al material genético (eu en griego significa verdadero, y karion es núcleo). Como recordarás, las células eucariotas están presentes en los organismos pertenecientes al dominio Eukarya, los cuales se clasifican en los reinos Protista (seres unicelulares en su gran mayoría y dependientes de medios acuosos), Fungi (hongos y levaduras), Plantae (plantas) y Animalia (animales).

Además del núcleo, las células eucariotas presentan estructuras especializadas para cumplir con funciones específicas, que reciben el nombre de organelos. Varios organelos están delimitados por una doble membrana y tienen ADN circular (similar a los plásmidos de las células procariotas). Otros son más sencillos, pero entre todos se coordinan para permitir la vida de la célula y, si el caso lo requiere (como sucede en organismos pluricelulares), se especializan para cumplir con un objetivo determinado, como en el caso de las hojas de las plantas que mencionamos anteriormente.

El tamaño de las células eucariotas es mayor que el de las procariotas, desde 10 µm hasta algunos milímetros, pero la mayoría solo pueden ser observadas con la ayuda de un microscopio.

TIC

Observa el siguiente video sobre las estructuras de la célula:

www.mayedu.ec/nat9/p23

Responde: ¿con qué otros sistemas se podría comparar a la célula y sus organelos?

Glosario

coloide. Es una sustancia de consistencia gelatinosa, que se forma por partículas sólidas que están suspendidas en un medio acuoso.

Estas imágenes identifican estructuras comunes para la célula animal y vegetal, y también otras que son exclusivas de cada una.

Estructuras comunes de las células eucariotas

A continuación hablaremos de aquellas estructuras que se encuentran presentes en todas las células eucariotas

- La membrana celular o plasmática: constituye una barrera que protege a la célula y permite su interacción con el medio al reconocer sustancias, transportarlas o intercambiarlas entre su medio interno y externo.
- El citoplasma: corresponde al medio celular en estado coloidal que está recubierto por la membrana celular y contiene a los organelos. La parte acuosa del citoplasma recibe el nombre de citosol y se caracteriza por contener numerosas proteínas y moléculas que son necesarias para el metabolismo celular. de órganos internos.

1. El núcleo: se podría decir que es el centro de comando de la célula porque dentro de él se encuentra protegido el ADN, donde se almacenan todas las instrucciones para regular sus funciones. Está delimitado por una doble membrana porosa que se llama envoltura, debajo de la cual existe una lámina que da soporte al núcleo. El nucléolo es una estructura redondeada que está dentro, cuya función es proveer las moléculas necesarias para fabricar los ribosomas, de los cuales hablaremos más adelante.

Cuando las moléculas de ADN contenidas en el nucleoplasma están poco condensadas toman el nombre de cromatina.

Glosario

síntesis. Término usado para nombrar a los procesos químicos de formación de alguna molécula.

Interdisciplinariedad

Biología y antropología

Estudiando el ADN de las mitocondrias preservadas en piezas dentales del pasado, se han podido rastrear las migraciones de las poblaciones humanas, con qué otras especies nos hemos relacionado y cómo han surgido ciertas enfermedades.

Las vesículas formadas en el Aparato de Golgi están listas para ser transportadas al lugar donde se las necesite.

- Los ribosomas: cada célula contiene numerosos y diminutos ribosomas distribuidos en todo el citoplasma y rodeando a otros organelos. Su función es fundamental y continua, pues se encargan de interpretar la información que ha copiado el ARN a partir del ADN y transformarla en forma de proteínas.

Las proteínas que nuestro cuerpo necesita se sintetizan dentro de los ribosomas, dentro de un proceso que recibe el nombre de traducción.

- Las mitocondrias: también esenciales para la vida de toda célula eucariota, pues tienen la función de producir la energía que se gasta en todos los procesos metabólicos. Esta energía proviene de la respiración celular que, de forma muy simplificada, consiste en la transformación de glucosa en otras moléculas menores, hasta finalmente convertirse en dióxido de carbono, agua y ATP (adenosín trifosfato), que es una molécula que almacena energía.

Esquema que muestra la estrecha relación entre el retículo endoplásmico y la envoltura nuclear.

- El retículo endoplásmico: es una red de membranas interconectadas y relacionadas con la envoltura nuclear, donde se fabrican los lípidos y las proteínas que forman las membranas del resto de organelos. También tiene la función de facilitar el tránsito de sustancias dentro de la célula. Puede estar solo o en asociación con numerosos ribosomas, en cuyo caso toma el nombre de retículo endoplásmico rugoso.

- Aparato de Golgi: es un conjunto de sacos aplanados y apilados unos sobre otros, donde se modifican y almacenan distintas moléculas que necesitan ser trasladadas, eventualmente, al exterior de la célula.

CN.4.1.4. Describir, con apoyo de modelos, la estructura de las células animales y vegetales, reconocer sus diferencias y explicar las características, funciones e importancia de los organelos.

Diferencias entre células vegetales y animales

Diferencias entre células vegetales y animales

La célula vegetal se caracteriza por estar recubierta por una pared vegetal, por contener plastos y una gran vacuola central.

Glosario

producto secundario. Se denomina así a una molécula que se produce tras una reacción química, sin ser la más importante o en la que se enfoca el interés de quien estudia esa reacción.

Características de la célula vegetal

Además de las estructuras comunes para todas las células eucariotas, la célula vegetal se distingue de las otras básicamente por lo siguiente:

a)

La pared celular: es una estructura ubicada por fuera de la membrana plasmática, cuyas funciones son la protección y el soporte. Está formada mayoritariamente por largas cadenas de celulosa, un polisacárido muy resistente que le confiere a la célula la rigidez necesaria para mantener su forma, pese a las presiones que pudiera experimentar.

b)

Los plastos: son pequeñas vesículas de doble membrana que tienen la función principal de almacenar sustancias que la planta necesita, como, por ejemplo, los pigmentos que dan color a las flores, los almidones que sirven para nutrir al embrión de la planta o los aceites esenciales que le dan fragancia.

En este grupo de organelos se encuentran los cloroplastos, que son los encargados de realizar la fotosíntesis,un proceso químico complejo que permite a las plantas obtener glucosa (C_6H_12O_6) a partir de la energía proporcionada por el Sol, utilizando como materia prima moléculas de dióxido de carbono (CO_2) y agua (H_2O). En ese proceso, se libera oxígeno (O_2) como producto secundario.

Los cloroplastos confieren a las plantas su característica coloración verde, gracias a la presencia de la clorofila. Este es un pigmento esencial para capturar la luz solar y transformarla en alimento.

Glosario

quimiosíntesis. Proceso por medio del cual algunos organismos producen moléculas orgánicas, a partir de otras inorgánicas, con la ayuda de alguna fuente de energía.

enzimas. Son proteínas que se especializan en facilitar ciertas reacciones químicas.

Los lisosomas degradan moléculas tanto externas (heterofagia) como aquellas producidas en el interior de la célula (autofagia).

Con la ayuda del microscopio se puede distinguir la pared celular que protege a cada célula, la membrana bajo ella y numerosos cloroplastos presentes en las hojas de la planta acuática Hydrilla verticillata.

c)

Las vacuolas: son vesículas de almacenamiento, frecuentemente llenas de agua y sustancias diluidas en ella. Aunque están presentes en todas las células, las vegetales se caracterizan por contar con una gran vacuola que ocupa una proporción mayoritaria de su tamaño, gracias a lo cual no solo participa en la regulación de la concentración de agua, sino que también funciona como un esqueleto interno que brinda soporte a la célula.

Estructuras exclusivas de la célula animal

En vista de que los animales no tienen la capacidad de las plantas de producir su propio alimento por procesos quimiosintéticos, tienen la necesidad de ingerir las moléculas que permitirán su funcionamiento. Por esta razón, sus células presentan organelos que les ayudan a adaptarse a esta forma de vida. Entre ellos se encuentran los siguientes:

a)

Los lisosomas: son vesículas que contienen enzimas digestivas que facilitan el aprovechamiento de las moléculas que la célula animal obtiene como alimento.

b)

Los centriolos: son estructuras que intervienen únicamente durante la etapa de división celular, pues producen el huso acromático (una serie de proteínas elásticas) que se adhiere a los cromosomas para su distribución equitativa en las células resultantes.

Los centriolos están hechos de microtúbulos, las mismas proteínas responsables de dar consistencia al citoplasma, y constituir otras estructuras de la célula, tales como cilios o flagelos.

TIC

Observa a la siguiente práctica de laboratorio:

www.mayedu.ec/nat9/p28

Adapta: este experimento a uno que puedas realizar en casa y demuestra la presencia de catalasas en las células de diferentes muestras vegetales y animales.

Interdisciplinariedad

Zoología y transporte náutico

El movimiento coordinado de los cilios, de las patas de los milpiés o de los poliquetos (gusanos cilíndricos con muchas patitas) ha servido como inspiración para mejorar la propulsión de embarcaciones que se movilizan a remo.

Otras estructuras importantes de la célula eucariota

A continuación revisaremos brevemente otras estructuras que están presentes en todas las células eucariotas y que también cumplen tareas muy importantes.

a)

El citoesqueleto: es el nombre que aplica a un complejo de proteínas dispersas por toda la célula en forma de microtúbulos o filamentos. Su función es brindar mayor soporte y consistencia al citoplasma, facilitar procesos de transporte de sustancias y de división celular.

b)

Los peroxisomas: son pequeñas vesículas que contienen numerosas enzimas con funciones específicas, según el tipo de célula donde estén. Sin embargo, la mayoría de los peroxisomas cumple con la función de favorecer el metabolismo de los lípidos (es decir, la transformación química de estas biomoléculas) y de sustancias tóxicas para la célula. Por ejemplo, el agua oxigenada o peróxido de hidrógeno (H_2O_2), que se forma continuamente como resultado de otras reacciones metabólicas, es una sustancia muy reactiva que si se acumula en la célula, acaba por matarla. En los peroxisomas existen unas enzimas llamadas catalasas que realizan la siguiente reacción:

Gracias a los peroxisomas, las células pueden combatir sustancias tóxicas.

Las giardias son protistas parásitos que viven en el intestino y se mueven con la ayuda de flagelos.

c)

Los flagelos y cilios: son estructuras flexibles cuyos movimientos ondulantes permiten a células que viven en medios acuosos desplazarse para encontrar alimento o huir de algún peligro.

Laboratorio

Observación de células eucariotas

Materiales

- Muestra de agua  estancada
- Algodón
- Una hoja de Tradescantia
- Un palillo de dientes
- Pan o fruta con moho
- Bisturí
- Aguja de disección,  pinzas
- Azul de metileno, gotero y agua
- Porta y cubreobjetos
- Microscopio compuesto

Objetivo

Evidenciar las diferencias en forma y estructura de algunas células eucariotas.

Introducción

Dentro del dominio Eukarya se agrupan los reinos Protista, Fungi, Animalia y Plantae, cuyos organismos tienen algunas características en común y otras que les resultan particulares. Tras esta práctica, se espera que el estudiante logre identificar las peculiaridades de cada una de las muestras, con la ayuda de un microscopio óptico.

Procedimiento

1. Ubica una gota del agua estancada en un portaobjetos limpio y seco. Con la ayuda de la pinza, separa cinco fibras del algodón y distribúyelas a manera de una red sobre la muestra. Coloca el cubreobjetos, aplastándolo suavemente para evitar burbujas. Observa con diferentes aumentos y dibuja lo observado.

 Estudiante mirando células con la ayuda del microscopio.

1. Obtén una muestra de la hoja de Tradescantia, haciendo un pequeño corte con el bisturí y separando la capa transparente que protege el envés (la superficie inferior). Coloca la muestra sobre un portaobjetos, cubre con una gota de agua y luego con el cubreobjetos. Observa con el microscopio y dibuja las estructuras celulares.
2. Con el palillo de dientes, frota el interior de tu mejilla. Distribuye esta muestra sobre un portaobjetos, formando una película delgada. Coloca una gota de azul de metileno, tapa con el cubreobjetos, observa con diferentes aumentos y dibuja.
3. Recoge algo de moho con la aguja de disección. Coloca la muestra sobre un portaobjetos, agrega una gota de agua, cubre, observa y dibuja con diferentes aumentos.

Resultados y conclusiones

¿Qué diferencias identificas en cada una de las células observadas?

¿Qué estructuras de la célula alcanzas a distinguir?

Presenta tus dibujos, incluyendo los aumentos que usaste.

Infografía

El carbono no solo se relaciona con sustancias imprescindibles para la vida, sino también con otras muy peligrosas. Todos sabemos que el cigarrillo es perjudicial para la salud, pues dentro de las siete mil sustancias que contiene el humo del tabaco, hay tres que pueden causar cáncer: el monóxido de carbono, el cianuro de hidrógeno y el amoníaco.

Analiza

1. ¿En qué otras sustancias que muestra la infografía está presente el carbono?
2. ¿Qué órganos del cuerpo son los más afectados por el tabaco?