206879898-Biologia-1-Full

BACHILLERATO
Biología 1
Marta Patricia Velázquez Ocampo
DESARROLLA COMPETENCIAS
Esta caricatura es la interpretación del artista ChoperNawers acerca de biología. Con ella comenzamos aplicando
uno de los objetivos del enfoque por competencias: la sensibilidad al arte, de manera tal que puedas establecer,
desde la primera página, una relación creativa entre tú y el significado de esta materia.
BIOLOGÍA 1
Velázquez Ocampo, Marta Patricia.
Biología 1 / Marta Patricia Velázquez Ocampo; ilustraciones Omar Mena,
José Salazar. -- 2ª ed. -- México: ST Editorial, 2012.
224 páginas: ilustraciones; 28 cm. -- (Colección bachillerato)
Bibliografía: página 224
En la cubierta: Desarrolla competencias
ISBN 978 607 508 065 9
1. Biología – Estudio y enseñanza (Superior). 2. Biología – Instrucción
programada. I. Mena, Omar, ilustrador. II. Salazar, José, ilustrador. III. título.
570-scdd21
Biblioteca Nacional de México
ST Distribución, S.A. de C.V.
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, registro número 3342.
© Derechos reservados 2012
Primera edición: Estado de México, mayo de 2010
Primera reimpresión de la primera edición: México, DF, julio de 2011
Segunda edición: México, DF, junio de 2012
© 2012, Marta Patricia Velázquez Ocampo
ISBN: 978 607 508 065 9
ISBN EBOOK: 978 607 508 100 7
Presidente: Alonso Trejos
Director general: Joaquín Trejos
Publisher: Giorgos Katsavavakis
Coordinadora editorial: Lilia Villanueva
Edición: Lourdes Torres
Director de arte: Miguel Cabrera
Coordinadora de producción: Daniela Hernández
Diagramación: Raquel Fernández
Portada: Monfa
Ilustraciones: Omar Mena y José Salazar
Asistentes de producción: Milagro Trejos y Alicia Pedral
Fotografías: Stockxchange, archivo ST Editorial
Prohibida la reproducción total o parcial de este libro
en cualquier medio sin permiso escrito de la editorial.
Impreso en México. Printed in Mexico.
Biología 1, de Marta Patricia Velázquez Ocampo,
se terminó de imprimir en junio de 2012 en los talleres de
Edamsa Impresiones S.A. de C.V., con domicilio en
Av. Hidalgo #111, colonia Fraccionamiento San Nicolás Tolentino,
Delegación Iztapalapa, 09850 México, DF
El estudio de la biología representa la valiosa
oportunidad de conocer la biodiversidad que existe en
nuestro planeta. Las diferentes especies de plantas
y animales que habitan desde los mares hasta los
bosques, deben ser preservadas y respetadas por
todos nosotros, para que las generaciones futuras
las valoren y las aprecien también.
PRESENTACIÓN
La enseñanza de la biología, como la de cualquier otra disciplina,
ha ido evolucionando a través del tiempo. En el contexto actual,
es preciso tener en cuenta que lo importante no es el aprendizaje
memorístico de nombres o procesos, sino la comprensión de
los fenómenos biológicos que impactan en la vida diaria, para
aprender a vivir mejor, a cuidar la salud y a preservar el medio
ambiente. Lo que se aprende en el aula debe permitir que el
estudiante se enfrente a los problemas cotidianos y los pueda
resolver movilizando los conocimientos, habilidades y actitudes
que se han logrado desarrollar, y esto se puede conseguir a
través de la enseñanza basada en competencias.
Así, la educación basada en competencias favorece el desarrollo de la persona, la conduce a su autorrealización, a vivir
mejor, ya que le proporciona las herramientas para que pueda
desempeñarse exitosamente en los distintos ámbitos de su vida,
en el empleo, en la sociedad, en su entorno.
El libro Biología 1 está diseñado para proveer de actividades, problemas, situaciones, que conduzcan al estudiante al desarrollo de
competencias, es decir que adquiera conocimientos, habilidades
y actitudes que pueda poner en práctica de manera inmediata a
la clase, y que puedan ser evaluadas. En ese sentido facilita el
trabajo del profesor y promueve el aprendizaje del estudiante.
Las actividades planteadas y la información que se proporciona
cubren tema a tema todas las competencias que marca la última
actualización del programa de la dGB de acuerdo a la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), incluyendo los objetos
y las evidencias de aprendizaje que marca el programa y otras más
para que puedan ser utilizadas a juicio del profesor.
Se han ideado secciones como “Problema”, la cual es una situación
problémica planteada a manera de reto para que los alumnos resuelvan y después se autoevalúen y coevalúen a un compañero. También
se encuentra al inicio de cada tema “Asume el reto”, que plantea alguna situación inicial relacionada con el contexto del estudiante que lo
lleve a rescatar sus conocimientos y competencias previas. Asimismo
se incluye la sección “Desarrolla competencias”, diseñada de manera
que el alumno, lejos de memorizar, tenga que comprender, razonar y
aplicar la información en la resolución de ejercicios diversos. Por otra
parte, en “La biología en mi entorno”, como una actividad de cierre, se
busca hacer explícita la aplicación de los saberes adquiridos para que
el estudiante pueda resolver situaciones reales de la vida cotidiana. El
libro también contiene lecturas para promover el desarrollo de habilidades verbales y despertar el interés de profundizar temas revisados;
se ha buscado que las lecturas se relacionen con su realidad más
cercana. Se han incluido prácticas de laboratorio de fácil realización,
no solo en la parte final del libro sino a lo largo del texto, como sugerencias de actividades para complementar el aprendizaje.
Se incluyen también otras secciones como retratos, cápsulas
de información complementaria, infográficos, diferentes tipos de
evaluaciones e instrumentos de evaluación, entre otras.
Les invito, estudiante, docente, a hacer uso de este libro, así como
de su propia creatividad para convertir el proceso de enseñanzaaprendizaje en una grata experiencia que resulte inolvidable.
De antemano, se agradece cualquier comentario o sugerencia
por parte de los lectores que sirva para mejorar esta obra; se
pueden enviar a la autora a la siguiente dirección electrónica:
[email protected]
CONTENIDO
Secciones del libro
Reconoce tus competencias
6
7
Bloque 1
Reconoces la biología como ciencia de la vida
Biomoléculas orgánicas
TEMA 4: HÁBITOS SALUDABLES EN LA NUTRICIÓN
74
TEMA 5: ADN
Replicación del adn
78
81
TEMA 6: ARN Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Transcripción del adn
Traducción del adn
Código genético
83
85
85
87
Evaluación sumativa
90
Para comenzar...
11
Problema
13
TEMA 1: BIOLOGÍA: COMO CIENCIA
15
TEMA 2: CAMPO DE ACCIÓN DE LA BIOLOGÍA
Y SUS PRINCIPALES DIVISIONES
18
Bloque 3
TEMA 3: RELACIÓN ENTRE LA BIOLOGÍA Y OTRAS DISCIPLINAS
21
Reconoces la célula como unidad de la vida
TEMA 4: NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA:
QUÍMICO, CELULAR, TISULAR, ORGÁNICO,
INDIVIDUAL Y ECOLÓGICO
24
TEMA 5: CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA:
SISTEMÁTICA, METÓDICA, OBJETIVA,
VERIFICABLE, MODIFICABLE
28
TEMA 6: CARACTERÍSTICAS DEL MÉTODO
CIENTÍFICO APLICADO A LA BIOLOGÍA
Observación
Planteamiento del problema
Información previa
Hipótesis
Diseño experimental
Experimentación
Análisis de los resultados
Conclusiones
Informe escrito
Teoría
32
33
33
33
34
34
34
34
35
35
35
TEMA 7: AVANCES DE LA BIOLOGÍA
Y SU IMPORTANCIA PARA LA SOCIEDAD
38
Evaluación sumativa
42
Bloque 2
Identificas las características y los componentes
de los seres vivos
Para comenzar...
49
Problema
51
TEMA 1: CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
Estructura y organización
Metabolismo
Homeostasis
Reproducción
Crecimiento y desarrollo
Irritabilidad
Adaptación
53
53
54
54
55
55
55
55
TEMA 2: BIOELEMENTOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
57
TEMA 3: PROPIEDADES DEL AGUA Y SU RELACIÓN CON
LOS PROCESOS DE LOS SERES VIVOS. ESTRUCTURA
Y FUNCIÓN DE BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
61
63
Para comenzar...
95
Problema
96
TEMA 1: LA CÉLULA. TEORÍA CELULAR
98
TEMA 2: TEORÍAS DE LA EVOLUCIÓN CELULAR
Teoría de la síntesis abiótica o evolución química
Teoría de la panspermia
Hipótesis hidrotermal
101
102
104
105
TEMA 3: TIPOS CELULARES: PROCARIOTA Y EUCARIOTA
Célula procariótica
Célula eucariótica
Evolución de procariontes a eucariontes
106
106
107
108
TEMA 4: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS
PROCARIOTA Y EUCARIOTA
111
TEMA 5: CÉLULAS EUCARIOTAS: VEGETAL Y ANIMAL
PROCESOS CELULARES
Membrana celular, transporte
de sustancias y comunicación celular
Núcleo o nucleoide como centro de información
y reproducción de la célula
Organelos relacionados con la elaboración y el transporte
de biomoléculas: ribosomas, retículo endoplasmático,
aparato de Golgi
Centros de almacenamiento y procesamiento de sustancias:
vacuolas, vesículas, lisosomas y peroxisomas
Estructuras relacionadas con procesos energéticos:
mitocondrias y cloroplastos
Estructuras de soporte y movimiento:
citoesqueleto, cilios y flagelos
Evaluación sumativa
116
116
119
120
122
123
124
126
Bloque 4
Describes el metabolismo de los seres vivos
Para comenzar...
131
Problema
133
TEMA 1: TIPOS DE ENERGÍA. REACCIONES EXOTÉRMICAS
Y ENDOTÉRMICAS
¿Cómo se produce la transformación
de energía en los seres vivos?
Reacciones exotérmicas y endotérmicas
135
136
137
TEMA 2: ADENOSÍN TRIFOSFATO (ATP):
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. CICLO DEL ATP. ENZIMAS
aTP y energía en las células
Enzimas
TEMA 3: PROCESOS ANABÓLICOS RELACIONADOS
CON LA NUTRICIÓN AUTÓTROFA:
QUIMIOSÍNTESIS Y FOTOSÍNTESIS
Nutrición autótrofa
138
139
142
144
145
Reproducción
Respiración y nutrición
Formas y criterios de clasificación
Importancia de las bacterias
TEMA 4: DIFERENCIAS ENTRE LOS ORGANISMOS
DE LOS DOMINIOS EUBACTERIA Y ARCHAEA
Criterios de clasificación
Importancia de las arqueobacterias
182
183
183
185
186
191
193
196
202
203
205
TEMA 4: PROCESOS CATABÓLICOS QUE FAVORECEN
LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA: RESPIRACIÓN
CELULAR Y FERMENTACIÓN
Respiración celular
Respiración anaerobia y fermentación
151
151
155
TEMA 5: FORMAS DE NUTRICIÓN HETERÓTROFA
Nutrición heterótrofa
157
158
TEMA 5: DOMINIO EUKARIA. IMPORTANCIA
DEL CUIDADO DE LA BIODIVERSIDAD
Reino Protista
Reino Fungi (hongos)
Reino Plantae (plantas)
Reino Animalia (animales)
Importancia del cuidado de la biodiversidad
Reflexión final
Evaluación sumativa
160
Evaluación sumativa
SECCIÓN FINAL
Bloque 5
Valoras la biodiversidad e identificas estrategias para
preservarla
Para comenzar...
178
178
179
179
165
Problema
167
TEMA 1: VIRUS
Composición química
Forma de replicación
Criterios para clasificarlos
Ejemplos de enfermedades que ocasionan
169
169
170
171
171
TEMA 2: CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Linneo
Whittaker
Woese
174
175
175
176
TEMA 3: DOMINIO EUBACTERIA
Estructura
177
177
Prácticas de laboratorio
Evaluación final
Para terminar. Autoevalúa tus competencias
Fuentes consultadas
210
221
223
224
SECCIONES DEL LIBRO
RECONOCE TUS
COMPETENCIAS
Se explica de forma resumida
el significado de las competencias
y se muestran algunos ejemplos
de este libro donde se aplican
las once competencias genéricas
y las competencias disciplinares
respectivas.
INICIO
COMPETENCIAS
A DESARROLLAR
Se incluyen un texto introductorio
con una breve explicación de lo
que se estudiará y un mapa
conceptual con los temas más
importantes del bloque. Además,
se agregan los objetos de
apendizaje que se cubrirán a lo
largo del desarrollo de cada bloque.
Se agregan actividades de
enseñanza que el docente puede
emplear para abordar cada uno
de los temas que aparecen en el
programa de estudios.
SECUENCIA
DE LOS BLOQUES
PARA COMENZAR...
Se incluyen todos los bloques
del libro y se destaca gráficamente
el que se estudiará.
Evalúa los conocimientos previos, las
habilidades, actitudes y valores que
tiene el estudiante para enfrentar los
temas.
ACTIVIDAD
DE APERTURA
PRÁCTICAS
DE LABORATORIO
DESARROLLA
COMPETENCIAS
Actividades individuales o
grupales con las que se pretende
que el estudiante desarrolle sus
competencias de forma integral.
Desempeños
del estudiante
Unidad de competencia
•Describe
Comprende
las características
distintivas
la organización
del cuerpo
humano
los seres
y ladefunción
quevivos.
desempeñan sus aparatos y
•sistemas
Explicapara
la conformación
química de los
mantener la homeostasis
vivos a través del
conocimiento
en seres
éste; comprendiendo
además
la importancia
de
la
estructura
y
función
de
los
bioelementos
de mantenerlo en buen estado y desarrollando
y de laspara
biomoléculas.
actitudes
la preservación de su salud.
• Valora el papel de los bioelementos
y las biomoléculas como componentes
importantes en la nutrición humana.
Bloque
Bloque25
Reconocelas
loscaracterísticas
procesos
Identificas
que se llevan
ybiológicos
los componentes
a
cabo
en
los
seres
de los seres vivos humanos
y en organismos semejantes
Requieren material accesible
y su objetivo es motivar a los
estudiantes y guiarlos a la
investigación experimental.
PARA TERMINAR.
AUTOEVALÚA TUS COMPETENCIAS
Con este cuadro el estudiante
podrá autoevaluar las
competencias genéricas
adquiridas al finalizar el curso.
EVALUACIÓN
Bloque
Bloque25
Reconoces
biología
Describe
los la
principios
ciencia de
la vida
decomo
la evolución
biológica
y los relaciona con la
biodiversidad de las especies
Identificas
Reconocelas
loscaracterísticas
procesos
y biológicos
los componentes
que se llevan a
de
los seres
cabo
en losvivos
seres humanos
y en organismos semejantes
Bloque 4
Bloque 5
Reconoceslalaimportancia
célula
Reconoce
como
la vida
de
las unidad
plantasde
para
todos
los seres vivos
Describes el metabolismo
de los seres vivos
Valoras la biodiv
e identificas est
para preservarla
b. Coloca el portaobjetos con tu muestra sobre la platina, procura que quede centrado.
Manejo del microscopio
c. Gira el revólver para colocar el objetivo de menor
aumento.
El microscopio es una herramienta de uso indispensable en
el laboratorio de biología, y es preciso que te familiarices
con su manejo y aprendas a tomar medidas de seguridad al
utilizarlo. En esta práctica, podrás descubrir los usos que le
podemos dar al microscopio para identificar células, tejidos
y órganos de plantas o pequeños insectos.
d. Gira con cuidado el tornillo macrométrico, observando que la platina llegue hasta quedar cerca del objetivo. Es importante verificar que no se lleguen a pegar
el objetivo y la platina.
e. Comprueba que el diafragma se encuentre abierto. Esto
se logra observando por el ocular hasta que se vea un
círculo completo en el campo de observación. Abre y
cierra el diafragma hasta que el campo esté iluminado
de manera uniforme. Ajusta la cantidad de luz que ilumina tu campo, ya sea moviendo el espejo del microscopio
o regulando la luz de la lámpara integrada a este.
f. Enfoca la imagen con la ayuda del tornillo macrométrico y después afínala con el tornillo micrométrico.
g. Maneja la luz con el diafragma hasta que logres la iluminación más adecuada.
h. Observa con cuidado y haz un esquema del tejido.
i. Cambia al siguiente aumento sin mover el tornillo macrométrico, solo ajusta la imagen con el micrométrico.
j. Observa de nuevo y haz otro esquema.
k. Realiza el mismo procedimiento, ahora agregando colorante azul de metileno a tu corte de cebolla.
l. Para utilizar el objetivo de 100x, es necesario colocar una
pequeña gota de aceite de inmersión en tu muestra, esto
ayuda a eliminar algunas distorsiones en la imagen. Se
enfoca únicamente con el tornillo micrométrico.
m. Cuando termines de observar con el objetivo de inmersión, es decir el de 100x, es necesario limpiar el
aceite que queda en la lente con un pañuelo especial
que puede ser de papel seda.
Objetivo
Identificar algunas estructuras biológicas y aprender a utili
utilizar adecuadamente el microscopio.
Problema
• ¿De qué están hechos los seres vivos?
• ¿Cómo puede ayudarnos el microscopio a conocer más
detalladamente la estructura de los seres vivos?
Información previa
• Realiza una investigación escrita acerca de las partes del
microscopio y su uso.
• Elabora un esquema de un microscopio compuesto seña
señalando sus componentes.
• Averigua cuál es la diferencia entre el microscopio este
estereoscópico y el compuesto.
Materiales
Equipo:
• 1 microscopio compuesto
• 1 microscopio estereoscópico o lupa
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Gotero
• Bisturí
• Caja de Petri
4. Uso del microscopio estereoscópico.
a. El microscopio estereoscópico sirve para observar objetos más grandes y en tercera dimensión. Por ejemplo, puedes colocar un insecto pequeño, una araña o
una pequeña flor, y observarla.
b. Observa en el microscopio estereoscópico, o con la
lupa, el insecto y la pequeña flor; elabora los esquemas correspondientes.
5. Precauciones finales y medidas de seguridad.
a. En caso de necesitar limpiar las lentes de microscopio,
Procedimiento
1. Preparación del microscopio antes de la observación.
a. Coloca con cuidado el microscopio en la mesa de trabajo e identifica sus partes.
b. Asegúrate de que esté colocado en un lugar seguro,
bien apoyado antes de encenderlo.
2. Preparación del material a observar.
a. Coloca un corte delgado de la epidermis de la cebolla
en el portaobjetos.
b. Agrega una gota de agua.
c. Coloca el cubreobjetos encima.
3. Observación de una muestra.
a. Conecta el microscopio y enciende la lámpara.
debe usarse papel seda que es especial para este fin.
b. Debes evitar tocar las lentes con las manos para no
ensuciarlas.
c. No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio: macrométrico, micrométrico, platina, revólver,
condensador.
d. Cuando se cambia de objetivo hay que estar mirando
la preparación para evitar el roce de la lente con la
muestra.
e. Hay que mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama en ella algún líquido, se debe
secar con un paño.
f. Al terminar, retira la preparación y lava los objetos
utilizados.
212
st-editorial.com
BLOQUE 3
ILUSTRACIONES
INFOGRÁFICOS
COMPLEMENTARIAS
Refuerzan y abordan los contenidos
de manera creativa y explicativa,
como una estrategia visual
y efectiva para el proceso
de aprendizaje.
EL MUNDO QUE TE RODEA
EN LA WEB
Información complementaria
y de reflexión donde se vincula
lo que el estudiante va
construyendo con el entorno
inmediato.
R etrato
Infográfico 2
Elaboración y transporte de la insulina
La información sale del núcleo (1) a través de un poro nuclear (2) y llega hacia el retículo
endoplásmico rugoso (3), en el cual están ubicados los ribosomas (5). Una vez elaborada la
proteína (6) viaja por el retículo endoplásmico liso (4) y llega al aparato de Golgi (9) a través
de una vesícula transportadora (7). En el aparato de Golgi la proteína se modifica para ser
enviada al exterior de la célula (14) y sale a través de una vesícula secretora (10).
(8) Aparato de Golgi (ag). (11) Membrana plasmática. (12) Proteína secretada (13) Citoplasma.
Camillo Golgi
Golgi. Médico italiano
que nació en 1844 y murió en
1926. Empleó nitrato de plata
para colorear tejido al llevarlo al
microscopio, lo que le permitió
demostrar la estructura de los
procesos de las células. De ahí
el aparato que lleva su nombre.
En 1906, Golgi recibió, junto con
el español Santiago Ramón y
Cajal, el premio Nobel de Medi
Medicina por sus estudios sobre la
estructura del sistema nervioso.
1
2
14
3
13
11
12
5
GLOSARIO
Se incluye la definición de términos
relevantes que aparecen en cada
página.
RETRATO
8
Se incluye información relevante
sobre algunos de los personajes
claves en el desarrollo de los temas
de cada materia.
10
9
6
4
7
Desarrolla competencias
actividad grupal
Resuelve con otro compañero la siguiente situación: Cuando nos causamos una herida,
por ejemplo una cortadura, es necesaria la producción de la proteína colágeno para
restituir la piel que se ha dañado. Revisen el texto anterior y describan los pasos que se
llevarían a cabo dentro de las células epiteliales para producir y exportar esta proteína
hacia la zona en reparación.
122
• • Comprende
la orga
Fundamenta
op
•· Describe
la estruct
tecnología
en s
en el organismo.
de sus comport
• Distingue la estruc
• lisoDey cardiaco.
manera gene
de carácter
cien
• Describe
el proces
• • Describe
Utiliza la
lasestruct
Tecn
constituyentes
del
obtener, registr
• Describe los const
ca
depreguntas
transporte de
sang
y/o realizando
• Investiga
documene
conre
e
• relacionados
Contrasta los
• Investiga
documen
experimento co
con el mal funciona
aportando punt
• Describe el impulso
de ma
enpersonas
la transmisión
d
Bloque 63
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Práctica de laboratorio 1
Reactivos y material biológico:
• Flor pequeña
• Cebolla
• Insecto
• Colorante azul de metileno
Serie de ejercicios que evalúan
conocimientos y habilidades que
el estudiante adquirió o reforzó
al finalizar el estudio del bloque
(evaluación sumativa) y del curso
(evaluación final).
Competen
Habilidade
• Define metas y
del conocimien
Bloque4 1
Bloque
ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA
Es una lista de las competencias
genéricas con algunos de
sus atributos que se busca
que los alumnos desarrollen
en cada bloque.
Al comienzo del tema, se incluye
una actividad en la cual el
estudiante reflexionará acerca
de su realidad y su entorno.
ACTIVIDADES
INTRODUCCIÓN AL BLOQUE
MAPA CONCEPTUAL
OBJETOS DE APRENDIZAJE
st-editorial.com
RECONOCE TUS COMPETENCIAS
Las competencias son capacidades que
una persona desarrolla en forma gradual
durante el proceso educativo, que incluyen conocimientos, habilidades, actitudes y
valores, en forma integrada, para dar satisfacción a las necesidades individuales, académicas, laborales y profesionales. Existen
principalmente tres tipos de competencias:
genéricas, disciplinares y laborales.
Las competencias genéricas le permiten al individuo comprender el mundo,
aprender a vivir en él y aportar lo propio
para transformarlo en niveles superiores.
Por su parte, las competencias disciplinares engloban los requerimientos básicos –conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes– que se necesitan en
cada campo disciplinar, para que los estudiantes puedan aplicarlos en diferentes
contextos y situaciones en su vida.
Estas competencias se podrán entretejer más adelante con las competencias
laborales, para conformar un todo armónico que le da pleno sentido al proceso educativo.
COMPETENCIAS GENÉRICAS
A continuación se muestran algunos ejemplos de este libro donde se aplican las once competencias genéricas.
B5 / p. 184
ACTIVIDAD
INDIVIDUAL
Conocerse, valorarse
y abordar los
problemas y retos
a partir de objetivos.
B2 / p. 70
QUIERO
SABER MÁS...
Aprender por
iniciativa e interés
propio a lo largo
de la vida.
B2 / p. 78
EJERCICIO 3
Ser sensible
al arte, apreciarlo
e interpretarlo
en todas sus
expresiones.
B2 / p. 77
LA BIOLOGÍA
EN MI ENTORNO
Elegir y practicar
estilos de vida
saludables.
B3 / p. 108
ACTIVIDAD
GRUPAL
B2 / p. 71
EL MUNDO
QUE TE RODEA
Participar y colaborar
de manera efectiva
en trabajos de
equipo.
Participar con una
conciencia cívica
y ética en la vida
de la comunidad, de
la región, de México
y el mundo.
B3 / p. 105
ACTIVIDAD
GRUPAL
B5 / p. 173
PREGUNTA 3
B1 / p. 41
ACT. GRUPAL
Mantener una
postura personal
sobre temas de
interés y considerar
otros puntos
de vista de manera
crítica y reflexiva.
Desarrollar
innovaciones y
proponer soluciones
a problemas a
partir de un método
seleccionado.
Escuchar, interpretar
y emitir mensajes
pertinentes
en distintos contextos,
mediante la utilización
de herramientas
y medios apropiados.
B1 / p. 29
FIGURA 6
Mantener una actitud
respetuosa hacia la
diversidad de culturas,
creencias, valores, ideas
y prácticas sociales
de otras personas.
B5 / pp. 203-204
ACTIVIDAD
GRUPAL
Contribuir al desarrollo
sustentable del medio
ambiente, de manera
crítica y con acciones
responsables.
COMPETENCIAS DISCIPLINARES
A continuación se muestran algunos ejemplos de las competencias disciplinares básicas del campo de las
ciencias naturales que deben manejarse en esta materia, como lo señala el programa de estudios.
B1 / p. 38
ASUME EL RETO
B4 / p. 147
ACTIVIDAD GRUPAL
B3 / p. 116
ASUME EL RETO
Establece la interrelación entre la ciencia, la
tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos
históricos y sociales específicos.
Fundamenta opiniones sobre los impactos de
la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana,
asumiendo consideraciones éticas.
Identifica problemas, formula preguntas de carácter
científico y plantea las hipótesis necesarias
para responderlas.
B1 / p. 36
ACTIVIDAD DE LEE
B2 / p. 56
ACTIVIDAD GRUPAL
B4 / p. 137
ACTIVIDAD GRUPAL
Obtiene, registra y sistematiza la información
para responder a preguntas de carácter científico,
consultando fuentes relevantes y realizando
experimentos pertinentes.
Contrasta los resultados obtenidos en una
investigación o un experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones.
Explica las nociones científicas que sustentan los
procesos para la solución de problemas cotidianos.
B1 / p. 23
LA BIOLOGÍA EN MI ENTORNO
B1 / p. 37
ACTIVIDAD GRUPAL
B5 / p. 184
ACTIVIDAD DE LEE
Explica el funcionamiento de máquinas de uso
común a partir de nociones científicas.
Diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar
principios científicos.
Analiza las leyes generales que rigen el
funcionamiento del medio físico y valora las
acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
B2 / p. 59
LA BIOLOGÍA EN MI ENTORNO
B3 / p. 106
ASUME EL RETO
SECCIÓN FINAL / p. 210
PRÁCTICA DE LABORATORIO 1
Decide sobre el cuidado de su salud a partir del
conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales
y el entorno al que pertenece.
Relaciona los niveles de organización química,
biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.
Aplica normas de seguridad en el manejo de
sustancias, instrumentos y equipo en la realización
de actividades de su vida cotidiana.
Desempeños del estudiante
Bloque 1
Reconoces la biología
como ciencia de la vida
Bloque 1
Reconoces la biología
como ciencia de la vida
• Identifica el campo de estudio de la biología
y su interrelación con otras ciencias.
• Reconoce las aplicaciones de la biología
en su vida cotidiana y el impacto ambiental,
social y económico de sus aplicaciones.
• Reconoce el carácter científico de la biología.
Bloque 2
Bloque 3
Identificas las características
y los componentes
de los seres vivos
Reconoces la célula
como unidad de la vida
Continúa...
Competencias a desarrollar
• Elige las fuentes de información más relevantes para establecer
la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad
y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la
tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
• De manera general o colaborativa, identifica problemas, formula
preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias
para responderlas.
• Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación para
obtener, registrar y sistematizar información para responder a
preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes
y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación
o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones
aportando puntos de vista con apertura y considerando
los de otras personas de manera reflexiva.
• Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción
del conocimiento explicitando las nociones científicas para
la solución de problemas cotidianos.
• Relaciona los niveles de organización química, biológica, física
y ecológica de los sistemas vivos.
• Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos
y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
Introducción
¿
Objetos
de aprendizaje
Relación entre biología
y otras disciplinas
Niveles de organización
de la materia viva:
- químico
- celular
- tisular
- orgánico
- individual
- ecológico
Te imaginas cómo sería nuestro mundo sin plantas, animales
y seres humanos? El paisaje de nuestro planeta sería similar
al de la Luna o de algún lugar desolado. Los seres vivos
somos los que damos sentido y belleza a este planeta azul en que vivimos.
La biología es la ciencia que nos conduce al entendimiento del mundo vivo
que nos rodea, desde las partículas más pequeñas que participan en la química de
un organismo, hasta la organización de grandes grupos de animales y plantas que
habitan en los diferentes ecosistemas.
En este bloque podrás conocer acerca de la importancia de esta ciencia en
el mundo actual, sus aplicaciones y la relación que tiene con la vida cotidiana.
Asimismo, conocerás las ciencias con las que se vincula, los niveles de
organización de la materia y la forma en que se lleva a cabo el trabajo científico.
A continuación te mostramos un mapa conceptual que resume
esquemáticamente los contenidos de este bloque.
Características de la ciencia:
- sistemática
- metódica
- objetiva
- verificable
- modificable
Características del método
científico aplicado a la biología
Biología
se relaciona con
es la ciencia de los
ciencias
afines
seres vivos
se estudia en diversas
ramas
como
como
geografía
física
química
matemáticas
se ubican en
se estudian por
niveles de
organización
método
científico
molécula
célula
tejido
órgano
sistema
organismo
población
ecosistema
10
genética
citología
microbiología
paleontología
botánica
zoología
fisiología
se basa en
observación
experimentación
análisis
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Para comenzar...
Actividades
de enseñanza
Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario
que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has
adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos
aspectos que no conoces o dominas para enfocar tu estudio.
Conocimientos
I. Piensa y anota cuál es la relación de la biología con tu vida cotidiana.
II. D
escribe algún avance reciente de la biología que hayas escuchado en las noticias o leído en algún medio escrito: periódicos, revistas, Internet.
Preguntas motivadoras y lluvia
de ideas para conocer los
niveles de conocimientos previos
y de conocimientos nuevos
del alumnado con respecto a:
campo de estudio de la biología;
aplicaciones de esta ciencia a
la vida cotidiana; impacto social,
ambiental y económico de los
adelantos de la biología en el
contexto local, nacional
e internacional.
Investigación en equipos
del concepto biología, el campo de
estudio de esta ciencia, sus
relaciones con otras disciplinas
y sus aplicaciones en la vida
cotidiana; construcción en grupo
del concepto biología.
Aplicaciones de distintas áreas
de la biología, a niveles local,
regional, nacional y mundial.
Investigación sobre los estudios
que se desarrollan en la
comunidad, la región, el país o
en el mundo, relacionados con
las diversas áreas de la biología,
y que posean impacto económico,
ecológico y social en el entorno
inmediato.
III. Ordena los siguientes niveles de organización de la materia, del más simple
al más complejo:
molécula
célula
átomo
organismo
tejido
ecosistema
órgano
Habilidades
I. Explica cómo se aplica el método científico para resolver un problema.
Presentación audiovisual de
los niveles de organización
de la materia viva.
Explicación de las características
básicas de la ciencia: sistemática,
metódica, objetiva, verificable
y modificable.
Descripción de los pasos
del método científico aplicado
a la biología, mediante ejemplos de
la vida cotidiana; presentación
de listado de situaciones
hipotéticas en las que, aplicando
los pasos del método científico,
el alumnado resuelva problemas.
Continúa...
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11
Actividades
de enseñanza
II. Elabora un esquema en el que ubiques la relación de la biología con otras ciencias.
Actividad integradora
en equipo para investigar
el campo de acción de
especialidades relacionadas con
la biología: bioquímica, biofísica,
biogeografía, ecología, bioética,
biotecnología; presentación
de trabajos con los criterios
requeridos, y plenaria grupal.
Diseño de organizador gráfico
con las ideas principales
del bloque.
Actitudes y valores
I. Explica, en tu opinión, cuál es la importancia de la biología para la sociedad.
II. Describe cómo te imaginas a un científico. ¿En qué basas tu idea?
III. ¿Es necesario conservar la naturaleza? ¿Por qué?
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Problema
La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de estas puedes saber si estás
adquiriendo cada uno de esos desempeños:
a. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias.
b. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y
económico de sus aplicaciones.
c. Reconoce el carácter científico de la biología.
Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para
resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso
que se plantea y respondas las preguntas que le siguen en tu cuaderno.
El extraño caso en el pueblo de Genaro
Genaro vive en un pueblito encantador que
se encuentra en una zona boscosa, llena
de flores, con un riachuelo que la rodea, y
un clima agradable todos los días del año.
Hace algunos meses, en esta región,
la gente comenzó a observar que
a algunos niños y también a los
adultos les salían ronchas en la piel.
Estas ronchas les causaban escozor y
malestar, y llegaron a ser tantos los
enfermos que se tuvo que llamar a un
grupo de expertos para realizar una
investigación al respecto.
Los expertos se dedicaron a averiguar
la edad de los enfermos, lo que comían,
las condiciones del agua que bebían, si
había algún tipo de insectos rondando
en las casas, si las flores estaban despidiendo polen o si había algún otro factor
que causara este problema.
Si tú fueras el encargado de investigar este problema:
a1. ¿A qué especialistas de cuáles ramas de la biología considerarías llamar para que realizaran una
investigación?
a2. ¿Cuáles científicos además de biólogos invitarías a formar un equipo de trabajo?
c3. Plantea al menos cuatro hipótesis para explicar el problema.
c4. Elige una y anota cuál sería el procedimiento que seguirías para tratar de averiguar si es correcta.
c5. ¿Qué necesitarías tomar en cuenta para que los resultados de tu investigación fueran válidos?
b6. Explica qué importancia tiene la biología para:
•
•
•
•
•
La investigación de las causas de enfermedades y su posible tratamiento.
El conocimiento de las plantas que nos rodean y sus usos.
El estudio de animales, por ejemplo los insectos.
La conservación del medio ambiente.
La producción de alimentos a través de la agricultura y ganadería.
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Autoevaluación
Cuando hayas concluido este bloque:
1. C
ontrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre
todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su profesor.
2. R
econoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Identifica el campo de
estudio de la biología y
su interrelación con otras
ciencias.
Identificas
correctamente el
campo de estudio
de la biología y su
interacción con otras
ciencias.
Describes, con
algunas dificultades,
el campo de estudio
de la biología y su
interacción con otras
ciencias.
No describes
correctamente el campo
de estudio de las
biología y su interacción
con otras ciencias.
Reconoce las aplicaciones
de la biología en su vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
Reconoces
claramente las
aplicaciones de
la biología en tu
vida cotidiana y el
impacto ambiental,
social y económico
de sus aplicaciones.
Reconoces, con
algunas dificultades, las aplicaciones de
la biología en tu vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
No reconoces las
aplicaciones de la
biología en tu vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
Reconoce el carácter
científico de la biología.
Reconoces
plenamente el
carácter científico de
la biología.
Reconoces, con
algunas dificultades el
carácter científico de la
biología
No reconoces el carácter
científico de la biología.
9
6
3
Valor
Total:
3. Consulta la siguiente escala para saber tu nota final.
Escala
Excelente:
Bien:
Regular:
Insuficiente:
8-9
6-7
4-5
1-3
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y
determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje.
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Tema 1
Para comenzar...
Biología:
como ciencia
Tema 2
Tema 3
Campo de acción
de la biología y sus
principales divisiones
Relación entre la biología
y otras disciplinas
Continúa...
Asume el reto
¿Qué estudia la biología? ¿Qué tiene que ver con tu vida cotidiana? Lleva a tu clase tres
definiciones impresas acerca de lo que estudia la biología, así como recortes e imágenes relacionadas con esta ciencia. Reúnete con cuatro compañeros y entre todos elaboren un collage en el que se incluyan las imágenes y algunas de sus definiciones acerca
del objeto de estudio de la biología y explíquenlo a su profesor y al resto del grupo.
Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha contemplado la naturaleza con asombro y curiosidad. El mundo vivo que nos rodea es tan diverso como estrellas hay en
el universo: existen desde pequeños microorganismos hasta formas inimaginables de
animales marinos, plantas de todos los tamaños, hongos de colores que esconden venenos peligrosos, aves cantadoras, pequeños animales que amamos como mascotas…
En fin, hay mucho por conocer y comprender de los seres vivos. Y si nos adentramos
a investigar lo que hay dentro de nosotros mismos también podemos descubrir un
mundo fascinante de moléculas y células perfectamente organizadas para cumplir con
cada una de sus funciones.
La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos y es una disciplina que forma
parte de nuestra vida diaria. Por ejemplo, seguramente, el día de hoy mientras venías
a la escuela observaste en tu camino algunos árboles, flores, insectos. Seguramente
en las noticias has escuchado sobre los avances en la elaboración de la vacuna contra
el virus de la influenza AH1N1, o acerca de los problemas que se han generado en
diversos ecosistemas por los efectos del calentamiento global.
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15
BLOQUE 1
E l mundo que te rodea
Uno de los problemas que enfrenta la biología actual es el calentamiento global. La temperatura
de nuestro planeta ha ido en aumento, en respuesta a la emisión excesiva de dióxido de carbono
y otros gases de efecto invernadero, que producen las plantas generadoras de energía y los automóviles. Las consecuencias, que ya hemos podido experimentar, han sido la mayor incidencia
de sequías que afectan la vegetación del planeta, huracanes, aumento del nivel del mar, derretimiento de glaciares, cambios en el ecosistema y extinción de especies.
Figura 1. Una de las funciones de la biología es el estudio
de las similitudes y diferencias que existen entre los seres
vivos, y la interrelación entre ellos.
16
Incluso al ver anuncios comerciales escuchamos acerca de las
proteínas del cabello que se incluyen en alguna marca de champú,
de los avances en la ciencia para el tratamiento de diversas enfermedades, como el acné o el pie de atleta; y es común escuchar en
alguna conversación acerca de controversias sobre los riesgos de
la producción de alimentos transgénicos. En todos estos aspectos, la
biología se encuentra directamente relacionada.
La biología estudia los seres vivos en todos sus niveles, desde
la molécula hasta el individuo completo. Estudia también los genes, así como las bases neuronales del pensamiento, la forma en que
funcionan los seres vivos, las relaciones de las especies con su medio
ambiente, el origen de las enfermedades que nos deterioran, el comportamiento animal y la historia de la vida.
En términos más concretos, la biología es una ciencia experimental y sistemática que pretende describir los procesos que comparten
los seres vivos, la forma en que se mantiene y multiplica la vida,
la biodiversidad y las relaciones de los organismos con su medio
ambiente (figura 1).
La biología nació de la curiosidad del ser humano por entender los fenómenos relacionados con la vida, y por describir todo
el mundo vivo que tenía a su alrededor. En un principio, fue una
disciplina predominantemente descriptiva que consistía en hacer
un largo inventario de todas las especies de plantas y animales del
planeta. Los naturalistas –los biólogos del pasado– se dedicaban a
colectar organismos y describirlos minuciosamente, y les asignaban
un nombre científico.
La biología fue objeto de largas discusiones filosóficas que pretendían explicar la “esencia de la vida” a partir de la reflexión influida
por las ideas preconcebidas de los que participaban en dichos
debates. Poco a poco, al apoyarse cada vez más en una observación
cuidadosa y metódica de los fenómenos naturales, la biología pasó
de ser una ciencia descriptiva –y algunas veces subjetiva– a ser una
ciencia experimental y objetiva, de manera que se fueron cambiando
viejas ideas para dar lugar a nuevas teorías científicas.
La biología actual se basa en tres teorías que causaron gran controversia en el momento de ser propuestas, pero que están ampliamente
fundamentadas por todas las evidencias generadas y documentadas
hasta la fecha. Estas tres teorías, pilares de la biología actual, son:
Teoría celular. Demuestra que todos los seres vivos están formados
por células y por lo tanto dan unidad al mundo vivo.
Teoría de la evolución. Muestra que los seres vivos que conocemos
–con toda su diversidad– tuvieron un origen común y están emparentados entre sí.
Teoría del gen. Nos muestra la base de la continuidad, de la permanencia
de los caracteres hereditarios que van pasando de una generación a otra.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Estas tres teorías han permitido descubrir que todos los seres vivos tenemos mucho en común en cuanto a las estructuras celulares que nos forman; que los procesos
químicos y fisiológicos para mantenernos son similares en todas las especies; que
tenemos ancestros comunes, por lo que formamos una gran familia que se originó
hace varios miles de millones de años; y que todos nos reproducimos a través de
los genes, formados por la misma molécula de la herencia, que es el adn. Así,
hoy en día, gracias a estas tres teorías, podemos integrar la enorme gama de
fenómenos biológicos y estudiarlos en su conjunto de manera organizada y
sistematizada.
A través del tiempo, la biología ha ido avanzando gracias al desarrollo de
la tecnología. El diseño de microscopios cada vez más potentes, de técnicas
para estudiar las moléculas de la vida, el perfeccionamiento de la computadora, han sido decisivos para que esta ciencia se encuentre actualmente a la
vanguardia y dé lugar a tecnologías nunca antes imaginadas.
Con el apoyo de la tecnología hemos podido, en años recientes, lograr la comprensión de los fenómenos biológicos en todos los niveles,
desde el microscópico y bioquímico, hasta la imagen macroscópica de
nuestro planeta azul visto desde el espacio (figura 2).
Así, ha surgido la creciente necesidad de encontrar alternativas para disminuir el impacto ambiental producido por el ser humano en los diversos
ecosistemas del planeta, que nos ha llevado a vivir un calentamiento global
que nos preocupa y causa cada vez más problemas.
Por otra parte, los grandes avances de la biología molecular han permitido al ser
humano no solo comprender la forma en que funcionan los seres vivos, sino también
la manera en que estos pueden ser reprogramados genéticamente.
La biología ha cobrado una enorme importancia, al punto de expresar que estamos
viviendo actualmente en el siglo de la biología, debido a los avances extraordinarios de la genética, descubrimientos que han permitido controlar enfermedades que
antes nos asolaban, desarrollar nuevas estrategias para una mayor producción de
alimentos y desarrollar biotecnologías que facilitan la vida de la humanidad.
Sin embargo, no todo se ha podido descubrir, aún hay mucho por hacer; para muchos la biología sigue siendo una gran aventura y un reto por develar los secretos de
la naturaleza (figura 3).
Desarrolla competencias
actividad individual
Figura 2. La Tierra es un enorme ser
vivo que responde como un todo a
los daños que recibe.
Identifica el campo de estudio de la biología
y su interrelación con otras ciencias.
Reconoce las aplicaciones de la biología
en su vida cotidiana y el impacto ambiental,
social y económico de sus aplicaciones.
Resuelve en tu cuaderno lo que se te solicita a continuación y al final comparte tus respuestas con el resto de tus compañeros.
1. Escribe tu propia definición de lo que estudia la biología.
2. Anota tres ejemplos de tu vida cotidiana en los que se relacione la biología.
3. Describe algún descubrimiento de la biología que haya mejorado la vida de las personas.
4. Menciona algún aspecto relacionado con la biología que aún falta por ser compren-
Figura 3. La biología ha tenido
grandes avances, pero todavía hay
mucho por revelar.
dido o solucionado.
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Tema 1
Biología:
como ciencia
Tema 2
Campo de acción
de la biología y sus
principales divisiones
Tema 3
Tema 4
Relación entre la biología
y otras disciplinas
Niveles de organización de la
materia viva: químico, celular,
tisular, orgánico, individual
y ecológico
Continúa...
Asume el reto
¿Dónde se lleva a cabo el trabajo de los biólogos? ¿Qué estudia un paleontólogo? ¿Y
un ornitólogo, un entomólogo o un micólogo? Averígualo antes de tu clase para poder
resolver el siguiente problema: Imagina que haces un viaje a la selva del Amazonas y
encuentras una especie muy extraña de insecto que te amenaza. Ante el temor de morir
en pocos minutos debes acudir a uno de tus acompañantes: uno es un ornitólogo, el
otro es un entomólogo y el tercero es un micólogo. Solo tienes tiempo para preguntar a
uno de los tres qué hacer. ¿A cuál de los tres especialistas debes consultar?
El trabajo de los biólogos abarca diversos ámbitos, debido a que la biología estudia los
procesos de los seres vivos desde distintos puntos de vista, ya sea en el nivel microscópico o en el macroscópico.
Así, la biología se puede estudiar en un laboratorio o en el campo; podemos interesarnos en los procesos microscópicos que ocurren en los seres vivos, estudiar las
biomoléculas, o bien, estudiar los órganos de un animal o una planta. Podemos de
igual forma estar interesados en todo un conjunto de organismos, su comportamiento
y sus respuestas ante los cambios ambientales (figura 4).
La biología abarca un campo tan amplio del conocimiento, que se estudia de manera especializada en alguna de sus ramas. Los paleontólogos, por ejemplo, visitan
zonas donde puedan encontrar vestigios de organismos de otras épocas, y trabajan en
excavaciones donde recuperan los fósiles de animales o plantas.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
En cambio, un biólogo molecular, que hace experimentos con adn, trabaja en laboratorios especializados, donde cuenta con equipo sofisticado
para obtener la secuencia del adn e insertar pequeños trozos de esta molécula en células que se mantienen en pequeños cultivos microscópicos.
Los etólogos, especializados en el estudio del comportamiento animal, dedican largas horas en el campo a observar a ciertos ejemplares
que marcan y siguen por medio de aparatos especializados; mientras que
los neurobiólogos estudian con todo detalle las sustancias que hacen
que una persona se sienta feliz, animada, o triste y deprimida, y para ello
deben trabajar en un laboratorio donde cuenten con equipo adecuado.
Así, la biología de nuestros tiempos ha ido avanzando tanto, que se
ha llegado a la especialización de los que se dedican a ella, y trabajan
en el área o rama de su interés.
Veamos en el infográfico 1 cuáles ramas son las más importantes y lo que
estudia cada una de ellas.
Figura 4. Los insectos palo, al contrario de lo
que algunas personas creen, no son venenosos;
se alimentan de plantas y no tienen estructuras
bucales para morder o picar a otro ser vivo.
Infográfico 1
Ramas de la biología
Principales ramas de estudio
Según los organismos que estudian
Anatomía. Estructura y localización de órganos
y sistemas de los seres vivos
Bacteriología. Bacterias
Biofísica. Procesos físicos de los seres vivos
Botánica. Plantas
Bioquímica. Compuestos y reacciones químicas
de los seres vivos
Ficología. Algas
Citología. Estructura y procesos celulares
Micología. Hongos
Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y
con su medio ambiente
Microbiología. Organismos de tamaño microscópico,
como virus, bacterias, protozoarios y hongos
Embriología. Procesos del desarrollo, a partir de la
fecundación
Protozoología. Protozoarios
Etología. Comportamiento animal
Virología. Virus
Evolución. Historia de la vida y las teorías sobre
el proceso que dio lugar a la biodiversidad actual
Zoología. Animales
Fisiología. Funciones de los seres vivos
Genética. Procesos hereditarios, desde el nivel molecular,
el nivel celular, el de un individuo y el de la población
Según el tipo de animales que estudian
Histología. Tejidos de animales y plantas
Entomología. Insectos
Mastozoología.
Mamíferos
Paleontología. Fósiles y evidencias de la evolución
Herpetología. Anfibios
y reptiles
Ornitología. Aves
Taxonomía. Clasificación de los seres vivos, de acuerdo
con los criterios establecidos por los avances en anatomía,
fisiología, bioquímica y genética
Ictiología. Peces
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BLOQUE 1
Desarrolla competencias
actividad grupal
Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana
y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
Reconoce el carácter científico de la biología.
1. D
e forma individual, traigan a la clase una noticia reciente relacionada con algún avance en la biología,
puede ser del periódico, de Internet o de alguna revista de divulgación.
2. R
eunidos en equipos de seis, comenten cada uno la noticia que trajo, y entre todos decidan a qué rama
o ramas de la biología corresponde.
3. E
lijan la noticia que consideren más trascendente y entre todos elaboren y escriban un resumen de ella.
4. Comenten en plenaria su resumen con los otros grupos.
La biología en mi entorno
Reflexiona acerca de las distintas ramas de la biología y elige las cinco que te parezcan más interesantes
y que consideres importantes para solucionar problemas actuales. Ilustra estas cinco en tu cuaderno con
imágenes alusivas.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Manejo del microscopio” que se encuentra en la Sección final (p. 210). Elabora un reporte de tu experimento.
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Tema 3
Tema 2
Campo de acción
de la biología y sus
principales divisiones
Relación entre la biología
y otras disciplinas
Tema 4
Tema 5
Niveles de organización de la
materia viva: químico, celular,
tisular, orgánico, individual
y ecológico
Características de la ciencia:
sistemática, metódica, objetiva,
verificable, modificable
Continúa...
Asume el reto
Formen equipos de seis personas.
1. Cada uno de ustedes va a asumir una profesión diferente: geógrafo, historiador, matemático, químico, biólogo e informático.
2. Imaginemos que se encuentran frente al problema que surgió recientemente en
México, en relación con la epidemia de influenza AH1N1, que después se convirtió
en pandemia al esparcirse por distintos países del mundo.
3. Cada uno de los miembros del equipo, de acuerdo a la profesión que le corresponde,
tendrá que señalar cuál es su papel, es decir, el trabajo que debe desempeñar para
colaborar en el seguimiento y la búsqueda de soluciones a este problema.
4. Al terminar, compartan sus respuestas con los demás equipos de la clase y elaboren
una conclusión grupal.
Profesión
Actividad que desarrolla durante la pandemia
Geógrafo
Historiador
Biólogo
Químico
Matemático
Informático
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BLOQUE 1
Figura 5. En el descubrimiento de la
estructura y función del adn, se llevó
a cabo un trabajo interdisciplinario
en el que participaron científicos de
diversas áreas de la ciencia.
Como has podido observar en la actividad anterior, los científicos, especialmente
de las épocas actuales, no trabajan aislados. Siempre existen distintos ángulos para
analizar un mismo problema, y al participar especialistas de varias disciplinas es posible lograr un mejor resultado. En el caso de la epidemia del virus de la influenza esto
quedó muy claro.
Podríamos citar también el caso del descubrimiento de la estructura del adn. Al
principio, el monje Gregor Mendel (1822-1884) realizó conteos de cientos de plantas
de chícharo que plantaba en su monasterio, y así descubrió los caracteres hereditarios, aunque no sabía dónde se ubicaban físicamente estos misteriosos caracteres.
Posteriormente, los biólogos descubrieron los cromosomas, que estaban dentro de
las células y los relacionaron con la herencia; y luego los químicos entraron en
acción al identificar la naturaleza química de estos cromosomas, y determinaron
que estaban formados por ácidos nucleicos, pero no sabían cuál era la forma de la
molécula. Entonces, los físicos se hicieron cargo del problema y utilizaron aparatos
especializados para tomar imágenes del adn y luego dar a conocer sus resultados.
Al final, un biólogo estadounidense y un físico inglés, James Watson (1928) y Francis Crick (1916-2004), respectivamente, publicaron su famoso modelo de la doble
hélice del adn (figura 5).
Actualmente, muchos de los estudios que se hacen del adn se apoyan en el uso
de computadoras para poder manejar la enorme cantidad de datos que se obtienen,
cuando por ejemplo se estudia el genoma de un organismo, es decir, cuando se quiere
descifrar toda la información genética de una determinada especie. El producto de
dichas investigaciones muchas veces es materia de controversia, porque algunas de sus
aplicaciones se pueden considerar contrarias al bien y a la moral. Se habla entonces de
la ética en la ciencia y, más específicamente, de la bioética.
Veamos ahora otro tipo de estudio biológico. Se ha observado que el guepardo es
un animal en proceso de extinción. Se ha tratado de ubicar el hábitat en el que viven
los pocos que quedan y para esto se marcan en un mapa las zonas donde se les ha podido localizar. Asimismo se están haciendo conteos de los ejemplares para determinar
estadísticamente cuántos nacen y cuántos mueren cada año. Se analiza su pasado y las
razones por las cuales ha llegado a disminuir tanto su población.
Desarrolla competencias
actividad individual
Identifica el campo de estudio de la biología
y su interrelación con otras ciencias.
Hagamos un recuento de las ciencias vistas hasta ahora que se relacionan con la biología. Identifícalas en el texto anterior.
Como puedes ver, las ciencias relacionadas con la biología son muchas. En el
infográfico 2 te presentamos algunas de ellas.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Infográfico 2
Ciencias relacionadas con la biología
Química
Historia
Nos proporciona los fundamentos para entender
la naturaleza molecular de la estructura de los seres
vivos, es decir, los compuestos que los forman,
las reacciones que se llevan a cabo en sus procesos
metabólicos, la forma en que estos son regulados
y los factores que pueden alterarlos.
Nos puede describir eventos que han sucedido y que
han impactado a los seres vivos desde, por ejemplo,
la cronología de una enfermedad que se presenta
en los seres humanos o en otras especies.
Física
Geografía
Da las bases para el estudio de los procesos
de intercambio de materia y energía que suceden en los
seres vivos, como la conducción eléctrica en las células
nerviosas, el transporte de material en una membrana,
la regulación de la temperatura de un organismo, así
como la ultraestructura de las moléculas que se obtiene
por el uso de equipo especializado de microscopia y de
difracción de rayos X.
Nos indica dónde se encuentra el hábitat de una
especie y cuáles son los climas de determinada
región para establecer la relación con su flora
y su fauna. Asimismo nos señala los lugares donde
se desarrollan los seres humanos, las poblaciones
y sus características particulares.
Matemáticas
Bioética
Se aplican cuando hacemos conteo de organismos,
para obtener estadísticas, cuando analizamos los datos
que arroja un experimento o cuando elaboramos gráficas
para, a partir de ellas, deducir información sobre algún
modelo experimental.
Disciplina filosófica que establece la naturaleza
moral de las acciones que se realizan con respecto
a la aplicación de las nuevas tecnologías biológicas
que se han desarrollado.
Informática
Es una herramienta que facilita el trabajo en el análisis
de información que se genera, a partir, por ejemplo, de los
estudios de secuencias de adn o la elaboración de mapas
genéticos; se basa en aplicaciones matemáticas para
interpretar adecuadamente la información.
En conclusión, la interdisciplinariedad consiste en la relación y cooperación entre las
diferentes ramas de una ciencia –en este caso, de la biología– y con otras ciencias como
la química, la física, las matemáticas, la geografía, entre otras. De esta manera, se logran
mejores resultados en las investigaciones de los fenómenos a estudiar.
La biología en mi entorno
Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación
con otras ciencias.
Representa en un organizador gráfico (mapa mental) la relación de la biología con otras
ciencias, haciendo referencia a una investigación determinada, por ejemplo, las actividades relacionadas con la solución de algún problema ambiental. También procura
buscar diferentes artefactos de uso común que han contribuido a la investigación interdisciplinar del problema. De ser posible, ilustra tu trabajo con fotografías o recortes de
periódicos y revistas.
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Tema 3
Relación entre la biología
y otras disciplinas
Tema 4
Tema 5
Tema 6
Niveles de organización de la
materia viva: químico, celular,
tisular, orgánico, individual
y ecológico
Características de la ciencia:
sistemática, metódica, objetiva,
verificable, modificable
Características del
método científico
aplicado a la biología
Continúa...
Asume el reto
Observa en el laboratorio una planta pequeña e identifica los órganos que la forman:
raíces, tallo, hojas. Dibújalos. Toma luego una hoja y obsérvala al microscopio para ver
sus tejidos y sus células. Trata de encontrar las estructuras que hay dentro de las células
y dibújalas. Si tuvieras un microscopio muy potente, para agrandar la imagen algo así
como un millón de veces, ¿cuál sería la parte más pequeña que podrías detectar? ¿De
qué está hecho un ser vivo? ¿Cómo está organizada la materia dentro de un ser vivo?
Elabora en tu libreta un cuadro de manera que dibujes cada estructura que observaste.
La planta que has observado, como cualquier otro organismo, está hecha de materia,
de átomos, los cuales se encuentran altamente organizados, de manera que en su conjunto puedan realizar todas las funciones propias de un ser vivo. Veamos cómo es esto.
Se cree que la materia del universo se originó de una gran explosión ocurrida hace miles
de millones de años. Las primeras partículas subatómicas formadas fueron muy pequeñas,
y ahora son parte de los elementos químicos que conocemos: protones, electrones, neutrones y otras más. Aquellas se fueron agrupando por acción de fuerzas físicas de atracción y
repulsión, y dieron lugar a los primeros átomos, como el hidrógeno o el helio.
A través del tiempo, la materia se ha agrupado y reagrupado, y dio origen a estructuras de mayor tamaño y grado de complejidad. Así, podemos decir que la materia
existe en el universo en distintos niveles de complejidad, según como se encuentre
organizada (infográfico 3).
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Infográfico 3
Niveles de organización de la materia
Con el objetivo de hacer más sencillo el estudio de la naturaleza y los seres vivos, se han
establecido diferentes niveles de organización, que van desde los átomos hasta los ecosistemas
o la biosfera. Sin embargo, es importante hacer énfasis en que esta división es
artificial, ya que en realidad todos los elementos se encuentran interconectados y dependen
unos de otros para su funcionamiento. En las imágenes podrás ver cómo un elemento de un nivel
es fundamental para la conformación del siguiente nivel, así que uno no existe sin el otro.
Nivel del organismo
(ardilla voladora siberiana)
Niveles ecológicos
(población, comunidad, ecosistema)
Nivel atómico (átomo)
Nivel de aparato
(sistema nervioso)
Nivel de órgano (encéfalo)
Nivel molecular (adn)
Nivel de tejido
(tejido nervioso)
Nivel celular (neurona)
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BLOQUE 1
Cuando los átomos se combinan pueden llegar a formar moléculas, por ejemplo, el hidrógeno combinado con el oxígeno
forma el agua. Aquí los dos elementos combinados constituyen
una estructura con mayor nivel de complejidad, que no es solo la
suma de sus partes, sino que asume una forma y función distintas a las que tenían sus elementos originalmente. De este modo,
vemos que el oxígeno y el hidrógeno son gases, mientras que
el agua es un líquido. Existen moléculas pequeñas, como la del
agua, o bien enormes, formadas por cientos o miles de átomos,
como las proteínas o el adn.
Las moléculas pueden unirse y formar estructuras más complejas:
los organelos celulares, como lisosomas, cloroplastos, mitocondrias
o ribosomas, que conforman una célula. Una célula no es solo la
unión de un conjunto de moléculas que forman organelos, sino que
estas se encuentran organizadas y cooperan entre sí para cumplir
ciertas funciones y dar lugar a una estructura de mayor complejidad.
Las células pueden ser sencillas –como la de una bacteria– o complejas –como una neurona humana o un linfocito.
Algunas células son en sí un organismo, otras se asocian y forman
colonias y otras son parte de un tejido, que es la unión de células
que cumplen una función determinada. Así, el tejido muscular permite el movimiento, mientras que el tejido epidérmico es la capa
externa que protege a los seres vivos. Los tejidos, a su vez, forman
parte de órganos que conforman los sistemas de un organismo
vivo. Por ejemplo, el corazón y los vasos sanguíneos conforman
el sistema circulatorio de animales y humanos, y el sistema vascular
de una planta está formado por los tejidos del xilema y del floema y
por sus órganos principales: la raíz, el tallo y la hoja.
Como vemos, un organismo puede tener varios sistemas funcionando coordinadamente, y esto es lo que lo mantiene con vida. La
organización en este caso es crucial, ya que cualquier evento que
altere la disposición de los elementos que conforman ese ser vivo
puede producir la muerte. La muerte sería, entonces, el proceso en
el que se desorganiza la materia viva.
Un organismo –un pato, una hormiga o un pino, por ejemplo– es
un enorme conjunto de átomos perfectamente organizados que dan
lugar al maravilloso proceso de la vida. Sin embargo, los niveles de
organización de la materia llegan todavía más allá: los organismos
de una misma especie forman parte de una población –como los
peces de una laguna o las ardillas de un bosque–, y esta, a su vez,
es parte de una comunidad en la que conviven distintas especies en
un espacio común –por ejemplo, las ardillas junto con los árboles
y los insectos del bosque. Estos elementos, al interactuar con los
elementos no vivos del ambiente, como el Sol, el agua o el suelo,
conforman un ecosistema. Todos los ecosistemas de nuestro planeta
forman parte de la biosfera, que es el nivel de organización más alto
que conocemos. Para que esa biosfera funcione adecuadamente y
sobreviva, es importante que cada organismo que la forma asuma el
papel que le corresponde.
Reconoce el carácter científico de la biología.
Desarrolla competencias
actividad individual
Revisa de nuevo el texto anterior y elabora una lista de los niveles de
organización (marcados en negritas). Anota ejemplos para cada uno.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
La biología en mi entorno
Elige un organismo que sea de tu agrado, por ejemplo, el panda, un tigre, una orquídea,
etc. Elabora un cartel o diagrama en el que pegues recortes o imágenes que representen
los distintos niveles de organización de la materia de las que está formado el organismo
que elegiste y explícalo en clase.
Evaluación formativa
1. Imagina que haces un estudio acerca de las abejas. Las estructuras que has estudiado
están en desorden, ordénalas del mayor al menor nivel de complejidad: alas, enjambre, moléculas de veneno, sistema digestivo, células nerviosas, átomos de carbono,
abeja reina, tejido muscular.
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
2. Relaciona las ramas de la biología con el nivel de organización de la materia que
estudian.
Moléculas
Células
Tejidos
Aparatos y sistemas
Organismos
a. Citología
b. Histología
c. Anatomía
d. Ecología
e. Bioquímica
f. Zoología
Poblaciones
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Tema 4
Tema 5
Tema 6
Tema 7
Niveles de organización de la
materia viva: químico, celular,
tisular, orgánico, individual
y ecológico
Características de la ciencia:
sistemática, metódica, objetiva,
verificable, modificable
Características del
método científico
aplicado a la biología
Avances de la biología y su
importancia para la sociedad
Asume el reto
Reflexiona acerca del siguiente relato: Cuentan que hace mucho tiempo, en un pequeño
pueblo lejano, la gente observó un fenómeno en el cielo: el Sol se había oscurecido. La
gente tuvo miedo de perder para siempre al Sol, y salió con cucharas a golpear cacerolas
haciendo un ruido tremendo… después de unos minutos, el Sol volvió a salir, y es así que,
desde entonces, en ese pueblo siempre que había un eclipse de Sol, la gente golpeaba sus
cacerolas con mucha fuerza, por las dudas… para que volviera a brillar el astro rey. Esta
historia es real y sucedía en algunas poblaciones de China, donde se pensaba que en un
eclipse, el Sol era engullido por un dragón y debían golpear las cacerolas para alejarlo.
En este caso, ¿cómo podrías asegurar si la fuerza de las cucharas era la que alejaba a la
Luna y dejaba salir al Sol? ¿Qué hubiera sucedido si dejaban de golpear las cacerolas?
¿Es cierto que es necesario que las mujeres embarazadas se pongan unas tijeras cerca
del vientre para proteger a su bebé durante un eclipse? ¿En qué se basa esta idea? Comenta con tus compañeros tus respuestas.
Las personas suelen hacerse preguntas acerca de los fenómenos que suceden a su alrededor. En ocasiones la curiosidad –y en otras la necesidad de resolver un problema concreto– las lleva a investigar las respuestas. A veces, como en el ejemplo que hemos señalado,
las respuestas no tienen un fundamento científico, y se pueden basar en la casualidad, en
mitos, leyendas o creencias que se han ido transmitiendo de generación en generación.
Muchas veces, los conocimientos que nos transmite el saber popular son poco cuestionados y los creemos como verdades absolutas, sin ponerlos a prueba (figura 6).
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
R etrato
Charles Darwin. Desde niño, Darwin empezó a observar la naturaleza, a coleccionar escarabajos,
conchas, moluscos, plantas. Su padre quería que fuera clérigo o médico, pero él prefirió embarcarse en el “Beagle”, nave en la que recorrió el mundo trabajando como naturalista. Ese viaje le
dio la oportunidad de conocer una gran diversidad de organismos, plantas y animales que habitan en diferentes latitudes, y años después, al organizar y analizar cuidadosamente toda la información que obtuvo, propuso la teoría de la evolución por selección natural. Su teoría ha tenido
una trascendencia enorme en el ámbito de la biología, ya que explica el origen de las especies y
las relaciones entre los diversos organismos que conforman el mundo vivo.
Figura 6. Algunas explicaciones a los fenómenos
naturales pueden basarse en mitologías, por ejemplo,
los incas pensaban que cuando se producía un eclipse total
de Sol era porque este y la Luna hacían el amor.
La ciencia es la búsqueda de respuestas a diversas preguntas, que se realiza con un alto nivel de
rigurosidad para obtener pruebas contundentes y
comprobables que nos permitan aproximarnos al
conocimiento. El científico no se conforma fácilmente con cualquier explicación a los fenómenos
que observa, sino que indaga, busca y experimenta, con el fin de resolver sus dudas. Esto implica
hacer un trabajo sistemático, es decir, organizado,
para ir descubriendo los secretos de la naturaleza.
Así, la ciencia se puede definir como una actividad
humana que busca explicaciones a los fenómenos de
manera objetiva, basada en los hechos observables,
que obtiene conocimientos de manera organizada
o sistemática y es modificable, es decir que ningún
conocimiento científico puede considerarse una verdad absoluta.
Al ser una actividad humana, la investigación
científica se ve afectada por factores sociales, económicos y políticos; a su vez también influye en
estos. Muchas de las teorías científicas han sido
influenciadas por el pensamiento filosófico de su
tiempo y han tenido una gran trascendencia en la
forma de entender el mundo en distintas épocas.
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Por ejemplo, la concepción acerca de la diversidad del mundo natural hasta antes del siglo xvi se
basaba en la inmutabilidad de las especies, es decir, se pensaba que todos los seres vivos habían
sido siempre los mismos y que no se relacionaban entre sí. Esto tenía que ver con la idea de una
Tierra estática, que era centro del universo y con
la propuesta de que nuestro planeta tenía tan solo
unos 6 000 años de antigüedad, esto es, una concepción muy diferente del mundo a la que se tiene
en la actualidad.
Más tarde, al descubrirse los fósiles, al encontrar el parecido entre algunas especies y observar
que había especies emparentadas, surgió la idea
entre diversos naturalistas de que los organismos
pudieron haber pasado por un proceso de transformación para dar lugar a la diversidad existente.
Sin embargo, estas ideas no prosperaron sino hasta
el siglo xix, cuando las corrientes de pensamiento más modernas, encaminadas a explicar que
en el mundo había muchos procesos de cambio,
favorecieron el nacimiento de la teoría evolutiva,
la cual fue propuesta al mismo tiempo por dos
personajes en lugares distintos: los naturalistas
ingleses Charles Darwin (1809-1882) y Alfred
Wallace (1823-1913).
Esta teoría no solo revolucionó la ciencia de la
biología al permitirnos descubrir que existe una
relación entre todos los seres vivos y que todos se
encuentran en proceso continuo de transformación, sino que también influyó definitivamente en
el pensamiento y en la cultura de su tiempo.
Actualmente, con los avances en la genética, se
han planteado nuevas evidencias para la teoría de
la evolución. Cada día surgen nuevas explicaciones
acerca de cómo se originan las especies, de manera
que no podríamos decir que esta sea una teoría ya
completamente acabada o definida en su totalidad. Y esa es una de las principales características de la ciencia, estar en constante crecimiento
de acuerdo a las evidencias que van surgiendo y
los descubrimientos que se van generando en las
distintas áreas del conocimiento.
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BLOQUE 1
Figura 7. Ilustración similar a las del
siglo xvii. Muestra un ser humano
dentro de un espermatozoide.
Glosario
30
La biología ha avanzado en respuesta a los cambios que se han dado en la sociedad, de acuerdo a los avances tecnológicos y a los cambios en el pensamiento filosófico de cada época.
Te preguntarás ahora qué se necesita para ser un científico. Tal vez tú imagines a
un científico como a un personaje aislado y excéntrico. Nada más alejado de la realidad. Un científico es una persona como cualquier otra, que tiene problemas, gustos,
aficiones, amigos… Simplemente, un científico es ante todo una persona curiosa,
que gusta de enfrentarse al reto de descubrir el por qué de las cosas, y es lo suficientemente obstinado para buscar todos los caminos para resolver los problemas que
se le presentan. El espíritu científico se encuentra en cada niño o niña que hace mil
preguntas acerca de lo que lo rodea; quienes conservan ese espíritu en la edad adulta
se vuelven personas de ciencia.
Existen ciertas características que distinguen el trabajo científico, veamos cada una
de ellas:
Sistemática. En primer lugar, el trabajo científico se debe llevar en orden; se trata
de organizar claramente las ideas y las observaciones que se realizan para lograr la
comprensión de los fenómenos que se estudian. Esto se aplica a cualquier campo
de la ciencia.
Por ejemplo, Gregor Mendel estudió la planta del chícharo, haciendo cruzas seleccionadas entre diferentes variedades de esta planta: chícharos verdes y amarillos, y
descubrió que algunas características eran dominantes y otras recesivas. Para cada
uno de sus experimentos él utilizaba aproximadamente unas mil plantas, las cuales
contaba cuidadosamente, organizando sus datos de manera impecable, elaborando tablas y gráficas de sus resultados. Así fue como llegó a descubrir las leyes de la herencia.
Metódica. La ciencia se basa en un método para llegar a establecer sus teorías o explicaciones de los fenómenos que se observan. En general se basa en el método experimental,
si es posible que este sea aplicado. El método científico, como se verá más adelante, no
es una mera secuencia de pasos, sino una guía de investigación en la que se puede ir y
venir de una hipótesis a la obtención de resultados, a un nuevo planteamiento de un
problema, pero siempre siguiendo un orden, un método que conduzca a la obtención de
resultados que se puedan interpretar para establecer conclusiones.
Objetiva. La ciencia se basa en hechos observables. El investigador debe tratar de
no dejarse influenciar por ideas preconcebidas, intentando ajustar sus resultados a lo
esperado. Debe ser capaz de reportar exclusivamente lo que observa sin dejar que sus
expectativas modifiquen sus datos. Esto en muchas ocasiones no es fácil de lograr
porque la mente humana es muy poderosa y se deja llevar por lo que queremos encontrar. Por ejemplo, en el siglo xvii se pensaba que el ser humano venía guardado
en miniatura dentro de cada espermatozoide y muchos investigadores publicaban
dibujos donde reproducían lo que aseguraban ver (figura 7).
Verificable. Quiere decir que cualquier persona puede repetir el experimento que se ha
realizado y obtener resultados similares. Para ello es imprescindible llevar un registro
detallado de todos los pasos de la investigación para poder repetirla bajo las mismas
condiciones cuando sea necesario. Por ejemplo, si un científico está trabajando para
encontrar una vacuna contra el sida y logra elaborarla y probar su efectividad, debe
publicar un escrito donde explique la forma en que la obtuvo y sus resultados al aplicarla experimentalmente, de manera que otra persona en cualquier parte del mundo
pueda realizar el mismo experimento y obtenga los mismos resultados. De no ser así,
su investigación no sería confiable ni válida.
Modificable. Una de las características fundamentales de la ciencia es estar en constante cambio. No podemos asegurar que lo que hemos descubierto hasta ahora es
Dominante. Dicho de un carácter hereditario o de su alelo correspondiente. Que se manifiesta en el fenotipo.
Recesiva. Dicho de un carácter hereditario que no se manifiesta en el fenotipo del individuo que lo posee, pero que
puede aparecer en la descendencia de este.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
la verdad absoluta, sino que son simples aproximaciones al conocimiento, que son
válidas por el momento, mientras no haya nuevas explicaciones de acuerdo a los
avances de cada época.
Es por ello muy importante atreverse a vencer el principio de autoridad, lo cual quiere
decir que no porque exista una teoría ya comprobada, esta no pueda ser refutada por
nuevas evidencias que demuestren que no es tan cierta como se creía. La ciencia ha
avanzado gracias a los que se han atrevido a desafiar los conocimientos ya establecidos con base en nuevas observaciones. Por ejemplo, Nicolás Copérnico (1473-1543)
y Galileo Galilei (1564-1642) se atrevieron a decir que la Tierra giraba alrededor del
Sol, en contra del conocimiento ya establecido de su tiempo que afirmaba que el Sol
era el que giraba alrededor de la Tierra.
En conclusión, podemos decir que la ciencia es una forma de entender el mundo, es
una acumulación de saberes, que se adquieren mediante una metodología de investigación que le es propia, y se caracteriza, entre otros aspectos, por ser sistemática,
metódica, objetiva, verificable y modificable.
Sin embargo, la ciencia no tiene poderes ilimitados, no puede resolver todas las preguntas, ni es infalible. Por ejemplo, la ciencia no pretende resolver el por qué de la
muerte o la finalidad de la vida, ya que en estos temas interviene la subjetividad,
la forma en que cada persona percibe el mundo, y de ello nace la filosofía y la religión.
La ciencia no tiene por qué contraponerse a las ideas filosóficas o religiosas que nos
explican el mundo, sino que puede complementarse con ellas. La ciencia abarca el
campo de lo objetivo, lo observable y lo comprobable, y es importante establecer con
claridad sus límites, para no pretender de ella más de lo que nos puede ofrecer.
Con todo, la ciencia es una aventura fascinante, que por sí misma causa la emoción
de develar los secretos de la naturaleza; es una bella experiencia que atrapa a quien
incursiona en ella. Contrario a lo que algunos piensan, la ciencia no tiene un mero
sentido de utilidad, sino que es una manifestación de la cultura y de la capacidad
del ser humano por comprender el mundo que le rodea.
La biología en mi entorno
Reconoce el carácter científico de la biología.
Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana
y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
Existen actividades seudocientíficas, como la astrología, que determina los horóscopos
y la personalidad a través de la influencia de los astros, en contraste con la astronomía,
ciencia que estudia las estrellas, el Sol y los cuerpos celestes.
1. R
eúnete con tres compañeros y establezcan por qué a la astrología no se le puede
considerar una ciencia.
2. Elaboren un informe escrito. En su trabajo deben hacer referencia a las características
básicas de la ciencia y en particular de las ciencias experimentales.
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Tema 5
Tema 6
Características de la ciencia:
sistemática, metódica, objetiva,
verificable, modificable
Características del
método científico
aplicado a la biología
Tema 7
Avances de la biología y su
importancia para la sociedad
Asume el reto
¿Has oído hablar de la mariposa monarca? Es famosa porque hace una gran migración
desde Canadá hasta México.
1. Explica cómo harías para demostrar qué estrategia o qué órganos utiliza para guiarse
en su camino desde los bosques de Canadá hasta los de las zonas altas de Michoacán.
2. Plantea algunas ideas o hipótesis y lo que harías para comprobarlas.
3. Llévalas por escrito a tu clase y coméntalas con tus compañeros.
¿Cómo resolver un problema en ciencia? Seguramente en el ejercicio acerca de las
mariposas te has dado cuenta de que hay diversidad de ideas y métodos para explicar
un fenómeno determinado. Lo importante es tratar de ser organizado, tener en claro
lo que se quiere saber y estar abierto a cualquier posibilidad que surja en el transcurso
de una investigación.
La forma en que se desarrolla una investigación científica no tiene recetas, ni se
basa en un método rígido que invariablemente conduzca a la solución de los problemas planteados. En realidad, en la ciencia se requiere de creatividad, capacidad de
observación, uso de la lógica y de integrar, en un momento dado, todos los elementos,
los conocimientos previos y el análisis de las evidencias obtenidas, para lograr describir o comprender claramente un proceso determinado.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Generalmente, un científico puede dar vueltas a un problema y trabajar durante años para encontrar una explicación, o bien, puede ser
que en un momento de suerte algún evento le permita hacer un descubrimiento importante. Claro está que para ello se requiere que tenga la
capacidad de observar, analizar e interpretar lo que sucede.
Aun cuando no podemos hablar de un método científico único, sí
es posible decir que, en general, las investigaciones científicas basadas
en el método experimental pasan por ciertas etapas comunes. Veamos en
los siguientes apartados cuáles son.
Observación
Observar es mirar con cuidado las cosas que nos rodean. Tal vez hemos
visto muchas veces el mismo árbol en el camino y, sin embargo, no nos
hemos detenido a observar con cuidado cuándo florece, si ha perdido
sus hojas, qué aves lo frecuentan, qué insectos lo polinizan o cuánto ha
crecido. Cuando uno observa puede aprender sobre la naturaleza. Es
importante que en la observación nos limitemos a mirar y anotar lo
que vemos, tratando de no alterar el fenómeno. La observación no es
solo el primer paso en la investigación, sino que se lleva a cabo durante
todo el proceso.
Planteamiento del problema
De la observación parte el cuestionamiento, es decir, la formulación
de un problema. Es importante que el problema se plantee en términos que faciliten el camino para encontrar su solución. Hay que tener
muy claro el propósito de la investigación y verificar que no haya sido
resuelto antes por otros científicos, a menos que el interés sea el de
comprobar sus resultados.
Hace años, un científico holandés llamado Christian Eijkman
(1858-1930) se planteó un problema interesante; veamos en qué consistió su investigación. Aproximadamente en 1893, se veía que muchas
personas en Indonesia padecían una enfermedad llamada beriberi, que
afectaba severamente el sistema nervioso. Nadie sabía el origen de esta
enfermedad, así que era fundamental descubrir a qué se debía que algunas personas la adquirieran.
Información previa
Cuando se ha planteado un problema, es importante buscar la información que pudiera darnos un marco teórico sobre el cual dirigir una
investigación. Esta información se puede obtener en libros, en revistas
especializadas o en Internet. Es necesario, después de recabar la información, clasificarla y seleccionar la que sea pertinente, es decir, que provea
de conceptos básicos que ayuden a precisar y delimitar el problema y a
plantear las hipótesis adecuadas.
En el caso que estamos comentando, Eijkman, que vivió mucho
antes de que existiera la Internet, consultó en los libros que había
disponibles en su época acerca de esta enfermedad. Además, se trasladó al lugar (Indonesia) y buscó datos que pudieran ser útiles para
desarrollar su investigación. Así encontró que los pollos también
presentaban la misma enfermedad y que se les alimentaba con arroz,
con o sin cascarilla. Entonces pensó que la alimentación podría tener algo que ver con la enfermedad, por lo que se podía proponer
una hipótesis.
Por otra parte, en ese tiempo se había descubierto que muchas enfermedades eran causadas por bacterias y esto sugería otra posibilidad
que podía conducirlo a plantear otra hipótesis.
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Hipótesis
Lote A. Arroz con cáscara
Lote B. Arroz sin cáscara
Figura 8. Lotes del experimento
de Eijkman, alimentados con arroz
con cáscara y con arroz sin cáscara.
Una hipótesis es una suposición que hacemos acerca de un fenómeno determinado.
Las hipótesis suelen basarse en una variable
experimental y una predicción.
En este caso, Eijkman se planteó dos
posibles hipótesis:
• Que la enfermedad se debía a una deficiencia nutricional.
• Que la enfermedad era causada por
una bacteria.
Decidió usar los pollos como modelo
experimental y quiso probar la primera hipótesis, para lo cual observó cómo alimentaban a los pollos. Descubrió que los que
comían arroz integral (con cascarilla) no se
enfermaban y los que se alimentaban con
arroz sin cascarilla sí. Entonces hizo la siguiente predicción: “Si el beriberi es el resultado de alimentarse con arroz descascarado,
entonces, los pollos alimentados con arroz
descascarado desarrollarán la enfermedad”.
En caso de que la hipótesis fuera rechazada, podría comprobar la otra.
Diseño experimental
Ahora que ya tenía una predicción, ¿qué
debía hacer? Por supuesto, diseñar un
experimento en el que su predicción se
llevara a la práctica.
Eijkman preparó dos lotes o grupos de
pollos, unos que se alimentaban con arroz
con cascarilla y otros que se alimentaban
con arroz descascarado (figura 8). El objetivo era observar cuáles se enfermaban.
Al diseñar un experimento hay que tomar en cuenta varios factores importantes:
• No es confiable utilizar un solo organismo para hacer las observaciones porque
podría haber un error en el muestreo.
Imaginemos que hubiera elegido a un
pollo que estaba enfermo y que muriera
antes de concluir el experimento. Mientras mayor sea el número de organismos
que se utilicen en un experimento, mayor confiabilidad tendrán los resultados.
• Es necesario tener un lote control o
testigo, que va a servir como punto
de comparación. En este caso, serían
Glosario
34
los pollos que reciben alimentación de
arroz con cascarilla.
• Hay ciertas variables que deben mantenerse constantes en ambos lotes para
que los resultados sean confiables y no
varíen entre un lote y otro; por ejemplo, la temperatura o la cantidad de
agua que toman.
• Cuando se diseña un experimento hay
una variable experimental, que es la que
se está manipulando para poner a prueba
la hipótesis. En este caso, el arroz sin cascarilla que proporcionamos a los pollos
es la variable, a la cual llamamos variable
independiente, y al resultado que se observa le llamamos variable dependiente.
Experimentación
Una vez diseñado el experimento, se lleva
a la práctica y se anotan con cuidado los
resultados obtenidos, de manera que sea
posible reproducirlos.
En este caso, Eijkman mantuvo encorralados a los pollos por dos semanas
en condiciones idénticas, excepto por la
alimentación que daba a cada lote.
Análisis de los resultados
Luego de realizado el experimento, los
resultados se interpretan para obtener conclusiones. Estas deben registrarse de manera
sistemática mediante tablas y, de ser posible, gráficas, para que puedan ser analizadas
con mayor facilidad.
Eijkman observó que después de las
dos semanas de su experimento, 40% de los
pollos que consumió arroz sin cáscara desarrollaba los síntomas del beriberi, mientras
que los alimentados con arroz con cascarilla
no mostraban signos de la enfermedad.
En el proceso del análisis de resultados
entran tres tipos de razonamiento: inductivo, deductivo y analógico. El razonamiento
inductivo es el que a partir de observaciones en lo particular explica algún proceso
o fenómeno en general; el razonamiento deductivo nos permite pasar de lo general a lo
particular; y con el razonamiento analógico
establecemos analogías o comparaciones
entre un fenómeno y otro similar.
Variable. Característica observable de la realidad, que puede ser medida.
Predicción. Puede formularse mediante razonamientos y estructurarse como regla o ley general, que da cuenta del
comportamiento de un sistema y predice cómo actuará este en situaciones específicas.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Por ejemplo, al analizar los resultados de este
experimento, fue posible pasar de lo particular de
las observaciones en los pollos, a lo general, es decir, a comprender que lo que pasaba en los pollos
podría aplicarse a diversas especies, entre ellas la
humana, que tuvieran deficiencias vitamínicas.
Conclusiones
A partir de estos resultados, Eijkman concluyó
que había algún factor nutricional importante en
la cascarilla del arroz que prevenía el beriberi. Sus
conclusiones se verificaron cuando hizo un estudio
acerca de los presos de varias cárceles de Indonesia
y vio que los que recibían en su alimentación arroz
con cascarilla no se enfermaban, mientras que en
los alimentados con arroz sin cascarilla sí se presentaron varios casos de beriberi.
Los resultados nos conducen de nuevo hacia la
hipótesis, o sea, ahora es necesario saber si esta puede
ser aceptada o rechazada. A partir de las conclusiones
se determinan nuevos experimentos que permiten
complementar la investigación. Si las conclusiones
no concuerdan con la primera hipótesis, se empieza
la formulación de una nueva hipótesis.
Informe escrito
Cuando se logra hacer algún descubrimiento es muy
útil que se comuniquen los resultados por medio de
un informe escrito. Eijkman publicó sus resultados,
los cuales sirvieron para dar pie a otras investigaciones. Estudios posteriores indicaron que el factor que
se encontraba en la cascarilla del arroz era la tiamina
o vitamina B1, y que esta es indispensable para el
buen funcionamiento del sistema nervioso. Actualmente sabemos que es saludable consumir productos
que contengan cereales integrales, ya sea de trigo o
arroz, por su alto contenido de tiamina.
En el pasado, los registros de resultados experimentales se archivaban en anales, revistas o libros que
difícilmente podían ser consultados por investigadores
en lugares lejanos, lo que dio como resultado la duplicación de trabajo y el avance más lento de la ciencia.
Hoy, la mayor parte de la información científica
se publica en revistas especializadas de gran circulación y en Internet; esto ha permitido que los avances
en las investigaciones científicas sean vertiginosos.
Teoría
Cuando se llevan a cabo experimentos y observaciones sobre un mismo fenómeno, es posible llegar a
formular teorías que integran los conocimientos adquiridos sobre el tema. Una teoría es un marco conceptual que abarca toda un área del conocimiento
científico. No siempre un experimento da lugar a una
teoría, algunas veces solo confirma una ya existente.
Algunas de las teorías más aceptadas en biología
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ya han sido mencionadas, como la teoría celular, la del
gen y la de la evolución. Los pasos que hemos mencionado se pueden ver en el esquema siguiente.
Pasos del método científico
Planteamiento
del problema
Información previa
Hipótesis
Diseño
del experimento
Experimentación
Ánalisis
de los resultados
Conclusiones
Aceptación o rechazo
de la hipótesis
Elaboración
del informe
Otras evidencias
Elaboración
de la teoría
Cabe mencionar que en biología no siempre es
posible recurrir al método experimental, ya que hay
fenómenos en los que no podemos más que observar
y comparar, como en el caso de los procesos evolutivos, en los que no se pueden introducir variables
ni modificar las condiciones. Sin embargo, en estos
casos la observación sistemática y minuciosa permite
obtener resultados confiables.
Además, como ya habíamos mencionado, el método
científico no es rígido, es una estrategia general flexible
que facilita la obtención de información confiable para
generar nuevos conocimientos.
También es importante precisar que la ciencia no es
una colección estática de conocimientos establecidos,
ni una serie de leyes y teorías que hay que memorizar
y aplicar, sino que es dinámica y cambiante. El trabajo
científico de toda una vida puede derrumbarse y cambiar
de pronto al surgir nuevas evidencias que demuestran
que las viejas teorías ya no son válidas. La naturaleza de
la ciencia es el cambio, la actualización permanente. Los
conocimientos generados hasta hoy forman la base de
lo que será mañana, pero lo que sabemos hoy es apenas
una pequeña fracción de la realidad en su conjunto; posiblemente tendremos que cambiar en el futuro nuestra
concepción del mundo con base en los avances que se
vayan generando en los años por venir.
Tú que ahora lees este libro podrías ser –¿por qué
no?– quien descubra nuevos conocimientos y a base de
creatividad y esfuerzo logres abrir caminos desconocidos para la biología.
35
BLOQUE 1
Lee
Para migrar, las mariposas monarca utilizan una especie de gps natural
[…]
Hasta el momento se creía que la clave
para que las monarcas mantuvieran el sentido de la orientación estaba en el cerebro.
A través de su reloj circadiano –el sistema
que controla rutinas biológicas como el
sueño– podían corregir su orientación y
mantener el rumbo sur de acuerdo con el
desplazamiento del Sol. Pero el estudio
comandado por los neurobiólogos de la
Universidad de Massachusetts, Steven
Reppert, Christine Merlin y Robert Gegear,
demostró que, en realidad, son las antenas
las que funcionan como una suerte de gps
o navegador satelital. “Las antenas de los
insectos son un órgano extraordinario, no
solo capaces de captar las señales olfativas, sino que también pueden detectar la
dirección del viento e incluso el sonido”,
señaló Steven Reppert en la investigación.
Como parte de este estudio, los científicos hicieron una prueba con mariposas a las que les extrajeron las
antenas. El resultado era siempre el
mismo: se perdían. Una segunda parte
de la comprobación consistió en pintar las antenas de negro, y también
perdieron la ruta. Ahí fue cuando descubrieron que a través de las antenas podían seguir la orientación solar,
hecho que terminó de comprobarse
cuando luego pintaron las antenas con
esmalte transparente. Las mariposas
mantenían la ruta al sur porque podían
captar la luz solar.
[…]
Fuente: Diego Geddes. En: www.clarin.com/diario/2009/09/26/sociedad/s-02006429.htm
Organicen equipos de cuatro integrantes y de acuerdo a la lectura anterior resuelvan las siguientes preguntas.
1. ¿Cuál era la hipótesis que se había planteado antes de llegar al descubrimiento que se señala en la lectura?
2. Identifiquen para este experimento:
a. el problema.
b. la hipótesis.
c. el diseño experimental.
d. los resultados.
e. las conclusiones.
3. Expliquen en su cuaderno por qué fue necesario hacer un experimento en el que pintaron las antenas
de las mariposas con esmalte transparente.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Desarrolla competencias
actividad grupal
Reconoce el carácter científico de la biología.
1. Organizados en equipos, diseñen y realicen un experimento basado en resolver alguno de los siguientes
problemas, o algún otro que propongan:
• Cómo evitar el oscurecimiento de la manzana cuando se parte.
• Cuáles son las condiciones más propicias para que se desarrollen los hongos.
• Qué relación existe entre el canto de los grillos y la temperatura.
• Qué efectos causa la lluvia ácida en la germinación de las semillas.
• Cuál es la relación entre la temperatura del agua y la frecuencia respiratoria de los peces.
2. Su trabajo debe incluir:
a. información previa.
b. hipótesis.
c. manejo de variables.
d. análisis de resultados.
e. tablas o gráficas.
f. conclusiones.
3. Compartan en plenaria los resultados de su investigación.
4. Entreguen un reporte de su investigación por escrito.
Quiero saber más…
Para saber acerca de la mariposa monarca y los últimos descubrimientos al respecto, visita la página:
http://cuentame.inegi.gob.mx/sabiasque/mariposas.aspx?tema=S
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Tema 6
Características del
método científico
aplicado a la biología
Tema 7
Avances de la biología y su
importancia para la sociedad
Asume el reto
¿Cuáles son los beneficios y posibles riesgos del uso de nuevas tecnologías en la biología? Investiga qué son las plantas transgénicas, cuáles son las ventajas que aportan en
cuanto a la producción de alimentos y los problemas que se podrían acarrear al cultivarlas y comercializarlas. Trae tu investigación por escrito y comenta los resultados con
tus compañeros de clase.
El avance de una sociedad va casi siempre de la mano con el desarrollo tecnológico.
En la actualidad la mayoría de los países destinan una parte importante de su presupuesto gubernamental para la investigación científica y para la tecnología, lo cual
repercute directamente en beneficios para sus habitantes. ¿A qué se debe esto?
La ciencia puede concebirse desde dos perspectivas distintas. En primer lugar,
existe la llamada ciencia pura, que es la investigación científica sistematizada que se
lleva a cabo para descubrir los misterios de la naturaleza. Aquella nace a partir de la
curiosidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea y es la primera
finalidad de la ciencia. La ciencia pura o ciencia básica ha descubierto infinidad de
procesos que nos permiten entender mejor los fenómenos de la vida, desde procesos a
nivel macroscópico hasta los más finos y detallados comportamientos de las moléculas
que conforman un ser vivo. La ciencia pura brinda la información sobre la cual se ha
desarrollado la ciencia aplicada. La ciencia aplicada, por su parte, consiste en hacer
uso práctico del conocimiento, es decir, investigar un fenómeno determinado con la
finalidad de resolver algún problema concreto.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
Figura 9. En nuestro país los centros de investigación
se han multiplicado y han mejorado sus instalaciones
y equipamiento; sin embargo, aún hay mucho por hacer
en el campo de la ciencia.
En realidad ambos enfoques se combinan; la
vida del ser humano ha podido mejorar tanto por
los avances en la investigación biológica básica,
como por la ciencia aplicada que los ha convertido en realidades tangibles con las que tenemos
contacto todos los días. Así, el bienestar de las
personas, los avances en materia de salud o de
alimentación, dependen en buena medida de los
logros de la investigación científica.
A pesar del aumento en los establecimientos de investigación y la mejora de sus instrumentos (figura 9), aún hay mucho por hacer en
el campo de la ciencia, hace falta más apoyo de
manera que nuestra investigación científica pueda responder a las necesidades actuales.
Las ciencias aplicadas relacionadas con la biología son la medicina, la agronomía, la veterinaria
y las ciencias ambientales. En todas ellas se pretende elevar la calidad de la vida humana y, por
lo tanto, de la sociedad.
La combinación de la tecnología con la biología ha dado lugar a la biotecnología, que se ha
utilizado desde tiempos ancestrales; por ejemplo,
al utilizar microorganismos para fermentar el jugo
de uva y producir vino.
En la actualidad, los avances de la biotecnología
han sido espectaculares. El descubrimiento de la estructura del adn ha abierto la posibilidad a la modificación genética de diversos organismos, a la obtención
de productos como vacunas, hormonas y medicamentos que antes nunca se hubiera imaginado obtener.
Asimismo, los avances de la tecnología, puestos
al servicio de la ciencia, han permitido perfeccionar
las técnicas de diagnóstico de enfermedades, gracias al uso de ultrasonido, pruebas de resonancia
magnética, marcadores de contraste y mucho más.
Estamos también ante un nuevo panorama en
cuanto al desarrollo de cultivos: la presencia de plantas transgénicas. Al respecto, existen polémicas y
opiniones encontradas. Veamos.
Hay quienes creen que son algo positivo para la
sociedad, pues resisten heladas, suelos empobrecidos y todo tipo de plagas, y producen frutos que
resisten muchos días en el mercado sin deteriorarse. Además, el ganado y los animales de granja
que han sido mejorados por nuevas técnicas genéticas tienen rendimientos óptimos, se mantienen
sanos y proporcionan productos de alta calidad.
Por último, también es posible utilizar los microorganismos a favor del ser humano al modificarlos genéticamente, para elaborar detergentes,
saborizantes, azúcares y mucho más.
Por su parte, hay quienes creen que la introducción de cultivos y alimentos transgénicos en
el sistema de producción de alimentos genera una
serie de posibles consecuencias negativas. Solo
mencionamos algunas:
• En la salud humana: posibilidad de aumento
de reacciones alérgicas a los alimentos a causa de
la modificación genética, de que se promueva la
pérdida de nuestra capacidad para tratar las enfermedades con antibióticos, entre otros problemas.
• En el medio ambiente: probabilidad que se vea
afectada la biodiversidad, ya que se crean nuevas variedades de plantas y aquellas del mismo
tipo que no han sido alteradas irán disminuyendo; filtración de proteínas transgénicas en
el suelo, flujo de genes de un cultivo a otro, etc.
(figura 10).
En cuanto al campo de la salud, podemos señalar que las enfermedades que antes causaban gran
mortandad ahora son curables, el promedio de vida
del ser humano se ha ido elevando cada vez más, de
alrededor de los 35 años en la época romana a 70 o
más en la mayoría de los países desarrollados.
Los retos que quedan por vencer son las nuevas
enfermedades para las que aún no existe cura, tales
como el sida y el cáncer, aunque se han alcanzado
avances significativos en las investigaciones al lograr
tratamientos que prolonguen y provean una calidad
de vida aceptable a quienes padecen estos males.
Plantas transgénicas. Aquellas que contienen uno o más genes introducidos artificialmente, en lugar de que la planta los
obtenga mediante la polinización.
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Glosario
39
BLOQUE 1
Figura 10. Un riesgo ambiental puede surgir por el excesivo
uso de cultivos modificados con genes que producen toxinas
insecticidas.
Por otra parte, necesitamos enfrentar los problemas ambientales que
hemos generado por varios años; para ello, lo mejor que podemos hacer
es intensificar la investigación en busca de soluciones, sin olvidar que
de nuestra actitud ante la naturaleza depende nuestra supervivencia;
somos parte del mundo vivo y por lo tanto es nuestra responsabilidad
conservarlo.
No podemos negar que los avances de la biotecnología han sido
formidables y que todos nos hemos visto beneficiados por ellos; sin
embargo, surge la interrogante acerca de lo que el futuro pudiera
depararnos al modificar en un instante seres vivos que tardaron millones de años en evolucionar. Las consecuencias pudieran emerger
cuando ya no haya posibilidades de dar marcha atrás. Esta es la
razón por la cual se hacen llamados de atención sobre la utilización
de las nuevas tecnologías: deben ser usadas con cuidado, midiendo
cada paso y escuchando las voces que apelan a la reflexión sobre la
forma en que son aplicadas.
Lee
Principio de precaución
Contra lo que se cree, la ciencia no
siempre proporciona respuestas tajantes, sobre todo en las fronteras del
conocimiento. Visualicemos el conocimiento científico como un círculo que
va creciendo a lo largo de la historia.
En su centro está lo que sabemos con
certeza casi completa, como que la
Tierra es esférica o que el adn es una
doble hélice. Al alejarnos del centro
del círculo encontramos conocimiento
más reciente que, aunque sólido, puede
ser cuestionado. Las posibles causas
del cáncer o el significado de la teoría
cuántica son dos ejemplos. Y en el
perímetro del círculo hallamos teorías
que todavía están en discusión: los
expertos aún no han llegado a un consenso. Quizá queden dentro del círculo,
o quizá fuera.
A veces estas teorías en duda afectan
directamente al ser humano o al ambiente, como ocurre con la discusión sobre
el calentamiento global o la siembra de
vegetales transgénicos.
Se cree que el actual aumento de la temperatura atmosférica se debe a gases de
invernadero como el dióxido de carbono,
liberado por la actividad humana. Si es
así, como estudios muy numerosos indican, sería urgente dejar de producirlo.
Pero el costo de sustituir la tecnología
basada en la quema de combustibles por
otras fuentes de energía sería inmenso.
Y los vegetales transgénicos tienen el
potencial de aumentar la productividad
alimentaria para combatir el hambre,
pero podrían contaminar los genes de
cultivos tradicionales y causar un daño
ecológico difícil de predecir y controlar.
¿Qué decisión tomar, en casos así, si
ni los expertos se ponen de acuerdo?
Desde hace algunos años se acepta que
la solución más adecuada es el llamado
principio de precaución, que indica que
si hay razones para creer que una acción
pudiera causar daño público o ambiental, y no hay certeza científica de que
esto no ocurrirá, debemos abstenernos
de realizar dicha acción.
Suena simple. Pero el balance de costos y beneficios es complejo: someter
a la economía global a una presión
adicional podría causar mucho daño
innecesario. Y dejar de producir alimento necesario ante un posible daño
al ambiente puede ser no solo un error,
sino una falta de ética.
Afortunadamente el círculo del conocimiento sigue creciendo; las incertidumbres van dejando de serlo. Hoy
existe consenso casi total respecto al
cambio climático: es claro que dejar
de emitir dióxido de carbono debe ser
una prioridad para todos los países.
El asunto de los transgénicos no es
todavía tan claro, pero sin duda, la
discusión e investigación continua
ayudarán pronto a tomar la mejor
decisión.
La ciencia puede ser útil y benéfica, pero
también peligrosa. Por eso, el conocimiento que produce debe aplicarse con
cuidado y sabiduría.
Fuente: Martín Bonfil Olivera. “Principio de precaución”. En: ¿Cómo ves?
1. Explica por escrito el significado de la frase: “La ciencia puede ser útil y benéfica, pero también peligrosa”.
2. Comparte con tus compañeros tu respuesta y comenten entre todos acerca del tema de la lectura.
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RECONOCES LA BIOLOGÍA
COMO CIENCIA DE LA VIDA
actividad grupal
Desarrolla competencias
Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana
y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.
Reconoce el carácter científico de la biología.
Reunidos en equipos de seis estudiantes, realicen las siguientes actividades.
1. Investiguen acerca de los avances más recientes que se han hecho en el campo de la biología, sus ventajas y los riesgos que conllevan algunos de ellos.
2. Elaboren un organizador gráfico (periódico mural, collage u otro) para señalar los beneficios que ha
aportado la biología a la sociedad.
3. P
articipen en un debate acerca de los beneficios y riesgos de las nuevas tecnologías que se han desarrollado en el área de la biología.
• La mitad de los equipos del grupo estarán a favor de todos los avances en tecnologías biológicas.
• La otra mitad estará en contra de las actividades que se consideren de riesgo.
• Cada equipo argumentará sus razones y defenderá sus puntos de vista, siempre respetando las opiniones de los demás.
• Al final se generará una conclusión entre todo el grupo.
RÚBRICA PARA EVALUAR LA PARTICIPACIÓN EN EL DEBATE
Evaluación/
4
3
Aspecto
Toda la información
presentada es clara y
precisa.
Comprensión Comprenden
claramente el tema y
y manejo
son convincentes.
Información
Actitud
Todos los argumentos
para rebatir son
precisos y relevantes.
Aportan numerosos
puntos de vista con
apertura y respetan las
ideas de los demás.
1
La mayor parte de la
información es clara y
precisa.
Entienden el tema, no
son muy convincentes.
Alguna parte de la
información es clara y
precisa, pero no toda.
Parecen entender el
tema, con algunos
errores.
Hay varios errores, la
información no siempre
es clara.
No comprenden
claramente el tema.
La mayoría de los
argumentos para
rebatir son precisos y
relevantes.
Aportan suficientes
ideas y muestran
respeto a los demás.
Algunos de los
argumentos para rebatir
son relevantes y otros
son débiles.
No hacen muchas
aportaciones, muestran
respeto a las ideas de
los demás.
No establecen
contraargumentos
precisos ni relevantes.
del tema
Forma
de rebatir
2
No se muestra respeto
ante alguna de las
participaciones de los
compañeros.
VALORACIÓN
13 a 16 puntos
9 a 12 puntos
5 a 8 puntos
1 a 4 puntos
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Excelente
Bien
Satisfactorio
No satisfactorio
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Evaluación sumativa
Heteroevaluación
I. Resuelve los siguientes ejercicios y muestra tus respuestas al docente.
1. Anota una definición de biología.
2. Da un ejemplo en el que la química se relacione con la biología.
II. Elabora un diagrama de los niveles de organización de la materia en el que incluyas los siguientes
términos: célula, molécula, organismo, tejido, átomo y órgano.
42
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III. Lee el siguiente texto e identifica las ramas de la biología involucradas en esa investigación.
unam
desarrolla insecticida ecológico
Muchas especies de mosquitos y otras especies de artrópodos transmiten enfermedades tanto al ser humano como a los
cultivos; las plagas causan severos daños a los sembradíos
y para controlarlas se han utilizado insecticidas sintéticos
a base de productos químicos, pero estos pueden causar
serios problemas ambientales. Se han desarrollado entonces
métodos alternos, como el control biológico, que consiste en
utilizar especies que atacan de manera natural a organismos
dañinos pero que respetan a los benéficos y no afectan a los
vertebrados. La doctora Bravo de la Parra de la unam y su
equipo han estudiado la bacteria Bacillus turgensis (Bt), la
cual se utiliza como ingrediente activo en insecticidas biológicos. Se ha descubierto que esta bacteria produce una serie
de toxinas que ingresan al sistema digestivo del insecto y
se unen a proteínas que están en el intestino. Varias toxinas se
unen y forman moléculas que se pegan a la membrana del
intestino del insecto y perforan las células.
Bravo detectó que muchos insectos se hacen inmunes a las
toxinas Bt porque sus proteínas carecen de un fragmento que
provoca que se desprenda la fracción tóxica. La investigadora
y su equipo cortaron ese segmento de la toxina y se lo administraron a insectos que ya eran resistentes al Bt. Habían
encontrado la clave para crear un nuevo bioinsecticida. Los
resultados de esta investigación se publicaron en noviembre
del 2007 en la revista Science. Este insecticida orgánico fue
patentado por la unam, y ya son varias las empresas interesadas en comercializarlo.
Fuente: Martha Duhne. “unam desarrolla insecticida ecológico”. En: ¿Cómo ves?
Autoevaluación
I. A continuación se describe un experimento científico, que tiene varios errores. Señala cuáles son.
Un investigador quería saber acerca de las propiedades de la concha nácar en el cuidado de la piel.
La gente dice que la concha puede tener resultados muy favorables para eliminar manchas, cicatrices
y otras imperfecciones.
Así que tomó polvo de concha nácar, le agregó una buena cantidad de limón, la mezcló y con ello
elaboró una crema. Esta fue aplicada a una persona que tenía manchas en la piel. Ella se ponía una
cantidad suficiente de la crema, en algún momento del día.
El experimento se llevó a cabo durante algunos días y después se observaron los resultados. El investigador pudo ver la piel un poco más clara y menos manchada en la persona que se aplicó la crema,
por lo que concluyó que el producto que había elaborado era muy efectivo, y que la concha nácar tiene
algún componente desconocido que aclara la piel.
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43
II. Describe tres avances de la biología que han mejorado la vida de las personas.
III. Anota tu punto de vista en una hoja aparte acerca del manejo de plantas transgénicas.
IV. Reflexiona y responde las siguientes preguntas acerca de tu desempeño durante el estudio de este
bloque.
1. ¿En qué actividad se te presentaron más dificultades?, ¿qué estrategias tomaste para superarlas?
2. ¿Reconociste conocimientos previos?, ¿cuáles?
3. Menciona algún ejemplo en el que puedas aplicar los conocimientos adquiridos en este bloque
para tu vida cotidiana.
44
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Instrumentos de evaluación
I. Realiza las siguientes actividades.
1. A
hora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que
se te planteó al inicio (p.13).
2. Trata de resolver el problema.
3. Fíjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad de que fortalezcas las competencias adquiridas.
II. Utiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños
que alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total
de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego, consulta la siguiente escala.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Identifica el campo
de estudio de la biología
y su interrelación con otras
ciencias.
Identificas
correctamente el
campo de estudio
de las biología y su
interacción con otras
ciencias.
Describes, con
algunas dificultades,
el campo de estudio
de las biología y su
interacción con otras
ciencias.
No describes
correctamente el
campo de estudio
de las biología y su
interacción con otras
ciencias.
Reconoce las aplicaciones
de la biología en su vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
Reconoces claramente
las aplicaciones de
la biología en tu vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
Reconoces, con
algunas dificultades, las aplicaciones de
la biología en tu vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
No reconoces las
aplicaciones de la
biología en tu vida
cotidiana y el impacto
ambiental, social y
económico de sus
aplicaciones.
Reconoce el carácter
científico de la biología.
Reconoces
plenamente el carácter
científico de la
biología.
Reconoces, con
algunas dificultades
el carácter científico
de la biología.
No reconoces el
carácter científico
de la biología.
Valor
9
6
3
Total:
Escala
Excelente:
Bien:
Regular:
Insuficiente:
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8-9
6-7
4-5
1-3
45
Desempeños del estudiante
Bloque 2
Identificas las características
y los componentes
de los seres vivos
Bloque 1
Reconoces la biología
como ciencia de la vida
Bloque 2
Identificas las características
y los componentes
de los seres vivos
• Comprende las características distintivas
de los seres vivos.
• Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los bioelementos
y de las biomoléculas.
• Valora el papel de los bioelementos
y las biomoléculas como componentes
importantes en la nutrición humana.
Bloque 3
Reconoces la célula
como unidad de la vida
Continúa...
Competencias a desarrollar
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la
tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas
de sus comportamientos y decisiones.
• De manera general o colaborativa, identifica problemas, formula
preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias
para responderlas.
• Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación para
obtener, registrar y sistematizar información para responder a
preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes
y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o
experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones
aportando puntos de vista con apertura y considerando los de otras
personas de manera reflexiva.
• Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción
del conocimiento explicitando las nociones científicas para la
solución de problemas cotidianos.
• Trabajando en equipo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos
relativos a las ciencias biológicas.
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio
físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental
advirtiendo que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos
local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global
interdependiente.
• Relaciona los niveles de organización química, biológica, física
y ecológica de los sistemas vivos.
• Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos
y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana
enfrentando las dificultades que se le presentan, siendo consciente
de sus valores, fortalezas y debilidades.
• Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la
solución de problemas cotidianos.
Introducción
¿
Objetos
de aprendizaje
Características de los seres vivos:
estructura, organización, metabolismo,
homeostasis, irritabilidad, reproducción,
crecimiento, adaptación
Propiedades del agua y su relación
con los procesos en los seres vivos
Estructura y función de las moléculas
orgánicas: carbohidratos, lípidos,
proteínas, ácidos nucleicos
Has pensado cuál es la diferencia entre la materia inerte,
por ejemplo, una piedra y un ser vivo? Tienen los mismos
componentes, pero en los seres vivos esos componentes
están altamente organizados. En este bloque conoceremos las características
de los seres vivos, así como sus componentes moleculares: los bioelementos,
las proteínas, los carbohidratos y lípidos, y el papel de cada uno en los diversos
procesos vitales. También exploraremos las características de una molécula que
ha pasado a ser la figura más conocida en estos últimos tiempos: el adn, o ácido
desoxirribonucleico, que interviene en aspectos de la herencia y determina las
características de cada persona. Además haremos una reflexión acerca de los
componentes que forman parte de nuestra alimentación, y aprenderemos a
seleccionar los que nos pueden conducir a una nutrición saludable.
En el siguiente mapa conceptual se incluyen de manera resumida los
contenidos del presente bloque.
adn: estructura, replicación, aRn
y síntesis de proteínas, código genético
Seres vivos
tienen ciertas
están formados por
características
distintivas
componentes
químicos
como
como
agua y
minerales
estructura
metabolismo
reproducción
crecimiento
homeostasis
adaptación
48
carbohidratos
lípidos
proteínas
ácidos
nucleicos
realizan
replicación
trancripción
traducción
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Para comenzar...
Actividades
de enseñanza
Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario
que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has
adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos
aspectos que no conoces o dominas para enfocar tu estudio.
Cuestionario para identificar
las características distintivas de los
seres vivos; explicación posterior
de estas características, con apoyo
audiovisual.
Organizador gráfico
con la definición de ser vivo
y de materia inerte, donde se
ejemplifiquen las características
distintivas de ambos.
Conocimientos
I. Responde lo que se te solicita a continuación.
1. Anota el símbolo de los siguientes elementos químicos.
Sodio
Nitrógeno
Potasio
Hierro
Yodo
Calcio
Flúor
Magnesio
Zinc
2. Anota tres propiedades físicas del agua.
3. Explica cuál es la diferencia entre una vitamina y una proteína.
4. Anota el nombre de dos ácidos nucleicos.
II. Explica qué es un puente de hidrógeno. Elabora un esquema para representarlo.
Material audiovisual que muestre
las características de los
bioelementos primarios y de los
secundarios, y que ejemplifique
su presencia y sus funciones en
los seres vivos, para solicitar una
investigación de la función y la
importancia de los bioelementos en
el mantenimiento de la homeostasis
y en las funciones celulares y
corporales.
Preguntas para retomar
los conocimientos previos sobre las
propiedades físicas y químicas del
agua, a fin de coordinar investigación
de la importancia de esta sustancia
como principal molécula inorgánica
de interés biológico.
Actividad experimental
para relacionar las propiedades del
agua con su función en los seres vivos.
Exposición mediante material
audiovisual de las características
estructurales y funcionales de
las principales biomoléculas:
carbohidratos, lípidos, proteínas
y ácidos nucleicos; ejercicios para
la identificación de la estructura
y la función de las principales
biomoléculas; cuadro resumen
ilustrado donde se compare la
estructura y la función de las
biomoléculas de los seres vivos.
Actividad experimental
para identificar a las principales
biomoléculas como componentes
de los alimentos cotidianos.
Continúa...
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49
Actividades
de enseñanza
Habilidades
Investigación acerca
de la variedad de dietas en culturas
indígenas, regiones y países, y
sobre la importancia de formar
en los seres humanos una cultura
alimentaria que garantice la salud
individual, comunitaria y mundial.
I. Elige cuáles de las siguientes características son comunes a todos los seres
Foro de discusión
sobre los siguientes temas:
papel de los bioelementos y las
biomoléculas en la nutrición de
los seres vivos; cómo busca la
industria alimentaria garantizar
la nutrición adecuada de los seres
vivos (humanos y otros) mediante
la fabricación de productos
complementarios; equilibrio riesgobeneficio, sobre la salud, del uso
de complementos y suplementos
alimenticios.
II. Elabora un mapa conceptual donde ubiques los distintos tipos de moléculas de
vivos y márcalas.
Se nutren
Caminan
Tienen células
Hacen fotosíntesis
Piensan
Se reproducen
Tienen cabeza
Respiran
Nadan
los seres vivos.
Exposición de una muestra
gastronómica típica de la cultura
del grupo, de su comunidad, su
región o su país, e identificación
de la presencia de moléculas
orgánicas en alimentos naturales.
Explicación del proceso
de síntesis de proteínas a partir del
mensaje genético del adn; ejercicios
relacionados con la aplicación y el
manejo del código genético.
Actitudes y valores
Responde las siguientes preguntas.
1. ¿Qué importancia piensas que tiene el elegir una nutrición adecuada?
Investigación documental
sobre las aplicaciones del
conocimiento del código genético
en seres humanos, plantas y
animales, y en la descripción del
mapa genético de los mexicanos.
Actividad experimental para extraer
adn a partir de una fuente orgánica.
Actividad integradora en equipo
para investigar importancia
de aplicaciones de la genética
basadas en el descubrimiento del
código genético; presentación
de reportes con los criterios
requeridos y plenaria grupal.
2. ¿Qué hábitos alimentarios consideras que son perjudiciales para tu salud?
3. ¿Qué importancia tiene el estudio de los genes en los seres vivos?
Diseño de organizador gráfico
para analizar y discutir lo
aprendido en el bloque.
50
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Problema
La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de estas puedes saber si estás
adquiriendo cada uno de esos desempeños.
a. Comprende las características distintivas de los seres vivos.
b.Explica la conformación química de los seres vivos a través del conocimiento de la estructura y
la función de los bioelementos y de las biomoléculas.
c.Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas como componentes importantes en la
nutrición humana.
Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para
resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso
que se plantea y respondas las preguntas que le siguen en tu cuaderno.
Vámonos de campamento
La semana pasada se organizó un viaje de estudios para los
alumnos del curso de biología.
El plan era acampar en un bosque, y eso tenía a todos muy
emocionados. Los alumnos se organizaron por equipos para
llevar la comida, las tiendas de campaña, las bolsas de
dormir, en fin, todo lo necesario. Miguel fue el encargado
de la comida en su equipo y llevó frituras en bolsa, galletas
y refrescos. En otro equipo Natalia llevó fruta, pan integral,
una lata de frijoles, huevos cocidos y agua.
Ya durante el recorrido Rodrigo encontró una masa gelatinosa, muy brillante, pegada al tronco caído de un árbol.
Todos se preguntaban si sería un ser vivo o no. Observaron
una variedad de insectos, plantas y hasta una serpiente que
asustó a la mayoría. Fue una gran experiencia.
c1. Señala el tipo de nutrientes que tenían los alimentos que llevó Miguel.
c2. Señala los nutrientes que tenían los alimentos que llevó Natalia.
b3. U
no de los dos estudiantes llevaba alimentos ricos en sodio. ¿Cuál? Señala qué riesgos se corren al consumir un exceso de este mineral.
a4. Nombra al menos tres características que podrías observar para saber si la masa gelatinosa que
encontró Rodrigo es un ser vivo.
a5. U
no de los compañeros encontró una araña que había puesto sus huevecillos envueltos en una
telaraña. Nombra cinco características que te permitan afirmar que la araña es un ser vivo.
b6. E
l profesor les propuso que al regresar del viaje indagaran las respuestas de las siguientes
preguntas:
• ¿Qué carbohidrato le da forma a los hongos?
• ¿Qué tipo de lípidos protege a las hojas para que resbale el agua en ellas?
• ¿Qué tipo de biomoléculas forman la seda de las arañas?
• ¿Qué carbohidratos son característicos exclusivamente de las plantas?
• ¿Qué biomoléculas se relacionan con la reproducción de los seres vivos?
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51
Autoevaluación
Cuando hayas concluido este bloque:
1. C
ontrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre
todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su profesor.
2. R
econoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos.
Aspectos a evaluar
3
2
Comprende las
características distintivas
de los seres vivos.
Explicas claramente las
características distintivas
de los seres vivos.
Identificas, con algunas
dificultades, las
características distintivas
de los seres vivos.
No identificas
cuáles son las
características
distintivas de
los seres vivos.
Explica la conformación
química de los seres vivos
a través del conocimiento
de la estructura y función
de los bioelementos y de
las biomoléculas.
Explicas correctamente
la conformación química
de los seres vivos,
la estructura y función
de los bioelementos
y de las biomoléculas.
Reconoces, con
algunas dificultades,
la conformación química
de los seres vivos,
la estructura y función
de los bioelementos
y de las biomoléculas.
No reconoces
la conformación
química de los seres
vivos , la estructura
y función de los
bioelementos y
de las biomoléculas.
Valora el papel de los
bioelementos y las
biomoléculas como
componentes importantes
en la nutrición humana.
Valoras plenamente
el papel de los
bioelementos y
las biomoléculas
como componentes
importantes de la
nutrición humana.
Reconoces, con algunas
dificultades, el papel
de los bioelementos
y las biomoléculas
como componentes
importantes en la
nutrición humana.
No reconoces
el papel de los
bioelementos y
las biomoléculas
como componentes
importantes en la
nutrición humana.
Valor
9
1
6
3
Total:
3. Consulta la siguiente escala para saber tu nota final.
Escala
Excelente:
Bien:
Regular:
Insuficiente:
8-9
6-7
4-5
1-3
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y
determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje.
52
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Para comenzar...
Tema 1
Tema 2
Características
de los seres vivos
Bioelementos primarios
y secundarios
Continúa...
Asume el reto
Organizados en equipos de cinco hagan una colecta en los alrededores de su salón de
clase y traigan algunos objetos que encuentren: una bolsa de papas, una botella de
plástico, una planta pequeña, un insecto, una lata, una araña, pasto con todo y raíz…
Ahora clasifiquen los objetos que han traído en vivos y no vivos. Expliquen la diferencia
entre ellos y elaboren una lista en la que señalen las características de la materia viva.
Como te habrás dado cuenta, la vida no es fácil de definir en términos de propiedades
que se observen a simple vista. De hecho, más que una definición de vida, los biólogos
prefieren señalar cuáles son las características que se observan en todo ser vivo.
Si tú y tus compañeros fueron más allá de lo físicamente observable al examinar las cosas que llevaron a la clase, se basaron en algunos de sus conocimientos
previos y las analizaron con detenimiento, seguramente encontraron algunas de
las siguientes características.
Estructura y organización
Los seres vivos están formados por materia altamente organizada, tal como hemos visto al hablar de los niveles de organización de la materia: los átomos
forman moléculas y estas a su vez forman parte de estructuras muy complejas
llamadas células.
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53
BLOQUE 2
Los componentes básicos que conforman la estructura de todo ser vivo,
sea pequeño como una bacteria o enorme como una ballena, son las células, y estas son una característica que da unidad a todos los organismos,
ya que no hay uno solo que no esté formado por ellas (figura 1). Algunos
individuos son unicelulares, es decir, están formados por una sola célula, y
otros son pluricelulares, formados por dos o más células. Estas pueden ser
eucariontes o procariontes. Por ejemplo, tu cuerpo contiene más de cien
trillones de células distintas.
Metabolismo
Figura 1. La célula es la unidad fundamental de la vida.
Los organismos vivos realizan diversos procesos químicos en los que
captan energía del medio ambiente y la transforman, lo que les permite desarrollar todas sus actividades. Ejemplos de estos procesos son la
nutrición y la respiración, actividades que todos los seres vivos llevan a
cabo. Las plantas captan la energía solar y se nutren a través de la fotosíntesis, mientras que los animales se alimentan de plantas o de otros
animales. En cuanto a los procesos de respiración, la inmensa mayoría
de los organismos respiran oxígeno y se llaman aerobios; unos cuantos
son anaerobios y sobreviven, por ejemplo, dentro de latas contaminadas,
que al ser consumidas pueden causarnos severos envenenamientos.
Los procesos químicos que realizan los seres vivos se conocen en su conjunto como metabolismo, que a su vez se divide en anabolismo y catabolismo,
según se construya o degrade la materia. La fotosíntesis es un proceso del
anabolismo, mientras que la respiración es un ejemplo de catabolismo.
Los procesos del metabolismo son indispensables para la vida. Pensemos en que una señal de vida muy evidente es la respiración; cuando
observamos a un organismo en el que esta se ha detenido, sabemos que
ya no tiene vida.
Homeostasis
Figura 2. El sudor es una manera de mantener la
homeostasis del cuerpo.
Glosario
54
La homeostasis es la regulación del organismo vivo, que mantiene las condiciones internas aun cuando las variables externas puedan cambiar. Un
ejemplo lo observamos en el ser humano, que tiene una temperatura corporal normal de 37°C, independientemente de que la temperatura exterior
sea mayor o menor a este valor. En un día frío nuestro organismo acelera
su metabolismo, de manera que se genera más calor, incluso se pueden producir temblores o movimientos involuntarios para calentar el cuerpo. En
cambio, cuando hace calor producimos sudor, que es nuestro sistema de
refrigeración para bajar nuestra temperatura corporal (figura 2). La vasodilatación, que causa el rubor en el rostro, es otro mecanismo para eliminar el
exceso de calor, y generalmente se manifiesta cuando terminamos de hacer
ejercicio. Todas estas respuestas se deben a los mecanismos de homeostasis.
Asimismo, si tú bebes cinco litros de agua, el volumen de tu cuerpo
no se modifica, sino que eliminas el exceso para mantener en tu medio
interno el volumen adecuado. Como vemos, el sistema de excreción
también forma parte de los mecanismos de homeostasis.
Eucarionte. Célula evolucionada que contiene organelos, núcleo definido y que forma parte de organismos unicelulares
o pluricelulares.
Procarionte. Célula primitiva, que carece de organelos y de núcleo definido. Se encuentra exclusivamente en
organismos unicelulares.
Anabolismo. Proceso metabólico que consiste en la construcción de materia.
Catabolismo. Proceso del metabolismo en el que las moléculas complejas se transforman en moléculas sencillas, es
decir, se produce degradación de la materia.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Reproducción
Los seres vivos se reproducen por sí mismos y heredan sus
características a sus descendientes, de manera que se logra la
perpetuación de la especie. Algunos tienen reproducción asexual,
es decir que de un solo organismo se produce su descendencia, y
otros tienen reproducción sexual, la cual es altamente favorable
para que se combinen las características de los dos progenitores. En la naturaleza podemos encontrar organismos altamente
prolíficos –que producen mucha descendencia– como las bacterias, que en condiciones adecuadas pueden duplicarse cada
20 minutos y producen millones de bacterias en un día; o bien
otros animales, como los elefantes, que tienen una sola cría después de dos años de gestación.
Figura 3. Los anillos de crecimiento de un árbol nos
permiten determinar su edad.
Crecimiento
y desarrollo
Los seres vivos crecen y se desarrollan a partir de una sola célula,
que puede ser un huevo fecundado o una espora, hasta lograr la
formación de un organismo adulto. En algunos casos ocurre una
metamorfosis o suceden cambios importantes durante este proceso
de desarrollo hasta llegar al estado adulto, como los que observamos
en diversos insectos y anfibios. Hay organismos que nunca dejan de
crecer, por ejemplo los árboles, que pueden llegar a vivir cientos
de años y siguen creciendo y engrosando su tronco con nuevos anillos de crecimiento (figura 3).
Irritabilidad
Este término no se refiere en lo absoluto a un estado de ánimo.
Significa, en cambio, que los organismos vivos responden a estímulos; una roca no podría responder cuando la tocamos o cuando
le da el Sol, pero todos los seres vivos, incluso los que aparentemente no se mueven, responden a los estímulos ambientales.
Por ejemplo, una planta responde a la luz y la sigue, una abeja
es atraída por el color de una flor, o bien un ciervo corre velozmente al escuchar cualquier sonido extraño (figura 4). Incluso un
protozoario –organismo unicelular– responde ante los estímulos
del medio, moviéndose en el agua al detectar una partícula de
alimento. Si bien no todos los seres vivos pueden desplazarse
de un lugar a otro, sus respuestas pueden ser observadas si ponemos
suficiente atención.
Figura 4. Un ciervo corre al escuchar el más mínimo ruido.
Esta es una respuesta relacionada con la irritabilidad.
Adaptación
Todos los seres vivos se encuentran adaptados a su medio ambiente
(figura 5). Esto es el resultado de millones de años de evolución.
La enorme diversidad biológica que existe en nuestro planeta se ha
ido conformando a través de una serie sucesiva de cambios que han
dado lugar a los seres que actualmente vemos y a muchos más que
vivieron en el pasado y ya se han extinguido.
Por ejemplo, una serpiente está adaptada a su medio ambiente
para pasar desapercibida por sus presas, o un cactus tiene una cubierta gruesa que evita que pierda el agua y espinas para evitar que
los animales del desierto se lo coman. En el caso del ser humano,
el desarrollo de nuestras manos, con el pulgar oponible y la gran
cantidad de movimientos finos que pueden hacer, nos ha facilitado
la elaboración de herramientas que nos permiten obtener alimentos
y cubrirnos del frío.
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Figura 5. Las formas diversas de animales marinos, aves,
insectos, flores, hongos, nos muestran una enorme gama
de adaptaciones al mundo natural.
55
BLOQUE 2
E l mundo que te rodea
Cabe mencionar que, en ocasiones, no es fácil establecer de manera categórica un límite entre
lo vivo y lo inerte. Un ejemplo muy claro de esto es el caso de los virus, los cuales son partículas
infectivas que causan enfermedades y se multiplican al invadir un organismo, pero no están considerados como seres vivos porque no cumplen con las características que hemos mencionado:
no tienen un metabolismo, no respiran, no se alimentan y no se reproducen por sí mismos, ni
crecen. Se podría decir que los virus, al igual que otras partículas que se han ido descubriendo,
como los priones y los viroides, se encuentran en la frontera entre lo vivo y lo no vivo.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Comprende las características distintivas
de los seres vivos.
1. Organizados en equipos de cinco integrantes, diseñen un experimento para de-
mostrar alguna característica de los seres vivos. Cada equipo tendrá asignada una
característica que le corresponderá demostrar: homeostasis, irritabilidad, crecimiento, metabolismo, etc.
2. Una vez diseñado el experimento, llévenlo a la práctica y muéstrenlo a sus compañeros de clase.
3. Elaboren un reporte escrito de la actividad realizada.
La biología en mi entorno
Comprende las características distintivas
de los seres vivos.
1. Pega en una hoja tu fotografía o la de alguno de tus artistas favoritos.
2. Señala en la fotografía las diferentes características que te mantienen como un ser
vivo y escribe una breve explicación de cada una.
56
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Tema 1
Tema 2
Características
de los seres vivos
Bioelementos primarios
y secundarios
Tema 3
Continúa...
Propiedades del agua
y su relación con los procesos de
los seres vivos. Estructura y función
de biomoléculas orgánicas
Asume el reto
¿De qué estamos hechos? ¿Cuál es la materia que forma a un ser vivo? Investiga en
Internet o en las fuentes que tengas a tu alcance, cuál es la composición química del ser
humano, es decir, los elementos que lo forman y en qué proporción se encuentran. Asegúrate de buscar fuentes de información confiables. Dibuja una silueta humana y anota
dentro de ella los símbolos de los elementos que encontraste, así como los porcentajes
correspondientes.
Los elementos que existen en los seres vivos no son diferentes de los que hay en el
universo ni de los que se presentan en nuestro planeta. Cuando observamos las estrellas, tal vez no imaginamos que la materia de la que estamos formados provenga de
ellas. Si rastreamos el origen de los átomos que forman a todos los seres vivos podremos comprobar que provienen de la Tierra y de la atmósfera; los componentes físicos
de nuestro planeta alguna vez fueron una nebulosa en el espacio, por eso se dice que
en realidad somos “polvo de estrellas”.
Si bien los elementos que nos componen son los mismos que hay en el universo,
sus proporciones no corresponden directamente a las que se presentan en los seres
vivos. Esto se debe a que no todos los elementos tienen características químicas que
favorezcan su participación en los procesos que se requieren para la vida.
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57
BLOQUE 2
E l mundo que te rodea
Observa el cuadro 1, donde se muestra el porcentaje de los elementos presentes en el universo y en los seres vivos. Identifica qué
elementos abundantes en el universo no forman parte importante
de los seres vivos.
CUADRO 1. PORCENTAJE EN MASA DE LOS ELEMENTOS
EN EL UNIVERSO Y EN LOS SERES VIVOS
Universo
El sodio es un elemento que consumido en exceso
puede generar problemas de hipertensión arterial,
es decir, de presión alta. Por tal motivo, la Organización Mundial de la Salud (oms) recomienda no
consumir más de 1 500 mg diarios de este mineral.
Cabe destacar que el mayor consumo de sodio no
procede de la sal que agregamos a los alimentos
que cocinamos, sino de los alimentos procesados,
tales como galletas, carnes frías, panes, sopas,
salsas, etc. Estos productos contienen aditivos
químicos que incluyen el sodio, así que se debe
procurar consumir lo mínimo permitido y asumir
una práctica de vida saludable.
Porcentaje
Seres vivos
Porcentaje
Hidrógeno
60.40%
Hidrógeno
9.5%
Helio
35.56%
Oxígeno
65.0%
Oxígeno
0.96%
Carbono
18.5%
Neón
0.67%
Nitrógeno
3.5%
Carbono
0.27%
Azufre
0.3%
Otros
1.14%
Fósforo
1.0%
Como pudiste observar, el helio y el neón no se encuentran de
manera significativa en los seres vivos. Esto se debe a que son gases
nobles y difícilmente se combinan con otros elementos. En el transcurso de la formación de materia viva, los elementos que de manera
natural constituyeron parte de ella fueron los que tenían, entre otras
características, la capacidad de combinarse con otros además de poseer un número atómico bajo.
De los 92 elementos naturales que se conocen, 25 aproximadamente son los que forman parte de los seres vivos y cumplen en ellos
una función; estos se conocen como elementos biogenésicos y se
clasifican en bioelementos primarios y secundarios:
Bioelementos primarios. Son indispensables para la formación de las biomoléculas fundamentales, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas y
ácidos nucleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente 97%
de la materia viva y son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno,
fósforo y azufre. Sus símbolos químicos nos permiten recordarlos
fácilmente: C, H, O, N, P, S.
Bioelementos secundarios. Son todos los elementos biogenésicos
restantes. Se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor a 0.1%; como el calcio, el sodio, el potasio, el magnesio,
el cloro y los llamados oligoelementos, los cuales se encuentran en
concentraciones por debajo de 0.1% en los organismos. Esto no
significa que sean poco importantes, ya que una pequeña cantidad
de ellos es suficiente para que el organismo viva, sin embargo, la
ausencia de algunos de ellos puede determinar la muerte. Algunos
oligoelementos en el ser humano son: flúor, cobalto, cobre, yodo,
hierro, manganeso, silicio, selenio y zinc.
La importancia de estos elementos para la vida se puede ejemplificar
si observamos que una persona con bajo nivel de hierro en la sangre
padece de anemia, enfermedad que puede causar la muerte si no se
proporcionan cantidades suficientes de hierro al paciente, ya sea por
medio de complementos alimenticios o alimentos ricos en este mineral.
Glosario
58
Bioelemento. Elemento químico que se encuentra presente en la materia viva.
Oligoelemento. Elemento que se requiere en cantidades mínimas en los seres vivos pero que es indispensable para
mantener su vida.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
En el cuadro 2 se muestra la función de algunos de los minerales y oligoelementos
esenciales en los seres vivos.
CUADRO 2. FUNCIÓN DE ALGUNOS MINERALES Y OLIGOELEMENTOS EN LOS SERES VIVOS
Elemento
Símbolo
Función
Constituyente de huesos, dientes, caparazones. Regula la función nerviosa
y muscular.
Transmisión del impulso nervioso. Regula el volumen plasmático y la
presión arterial.
Calcio
Ca
Sodio
Na
Cloro
Cl
Forma parte del jugo gástrico y participa en el equilibrio de líquidos de la célula.
Potasio
K
Transmisión de impulsos nerviosos y de movimiento muscular.
Magnesio
Flúor
Mg
F
Componente de la clorofila.
Incrementa la dureza de huesos y dientes.
Cobalto
Co
Componente de la vitamina B12.
Cobre
Cu
Componente de la sangre de invertebrados acuáticos y de enzimas
respiratorias.
Yodo
I
Hierro
Fe
Manganeso
Mn
Forma parte de las hormonas de la tiroides.
Componente de la hemoglobina, proteína transportadora de oxígeno en
la sangre.
Actúa asociado a diversas enzimas. En plantas, su deficiencia causa
amarillamiento.
Silicio
Si
Forma parte de caparazones de diatomeas y da rigidez al tallo del trigo.
Selenio
Se
Es un antioxidante, participa en reacciones enzimáticas.
Zinc
Zn
Se le asocia al control del azúcar en la sangre.
Fuentes: Jimeno, A.; M. Ballesteros y L. Ucedo. Biología
y Martin, D.; V. Rodwell y P. Mayes. Bioquímica de Harper.
La biología en mi entorno
Explica la conformación química de los seres vivos a través
del conocimiento de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas
como componentes importantes en la nutrición humana.
Los bioelementos secundarios, también conocidos como minerales, se encuentran en
frutas y verduras, así como en algunos alimentos industrializados.
Visita un supermercado y revisa las etiquetas de los alimentos hasta encontrar productos que tengan los siguientes minerales: calcio, fósforo, zinc, hierro. Todos ellos son
necesarios para el buen funcionamiento del organismo. Anota por lo menos tres productos por cada mineral.
Como vimos, el sodio, si bien es necesario, no debe consumirse en exceso, así que
anota también los productos que contienen sodio para evitar en lo posible su consumo.
Minerales
Productos
Calcio (Ca)
Fósforo (P)
Zinc (Zn)
Hierro (Fe)
Sodio (Na)
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59
BLOQUE 2
Explica la conformación química de los seres vivos a través
del conocimiento de la estructura y función de los bioelementos
y de las biomoléculas.
Evaluación formativa
1. En la siguiente sopa de letras, marca con rojo los bioelementos primarios y con azul
los oligoelementos.
H
X
C
O
B
R
E
S
D
M
I
P
A
C
A
O
L
E
G
A
D
A
R
D
Z
M
F
L
I
N
R
O
B
E
T
U
L
E
S
G
O
Y
O
D
O
P
U
N
U
A
G
U
N
T
R
A
O
I
B
N
E
F
O
S
F
O
R
O
P
E
N
U
M
D
A
S
U
G
A
S
O
B
S
Z
I
N
C
E
R
O
2. Anota la diferencia entre bioelemento primario y oligoelemento.
60
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Tema 2
Bioelementos primarios
y secundarios
Tema 3
Propiedades del agua
y su relación con los procesos de
los seres vivos. Estructura y función
de biomoléculas orgánicas
Tema 4
Tema 5
Hábitos saludables
en la nutrición
adn
Continúa...
Asume el reto
Investiga para que puedas resolver las siguientes preguntas. Luego, lleva tus respuestas
a la clase y compártelas con tus compañeros.
1. ¿De qué está hecho el caparazón de un cangrejo?
2. ¿Cuál es el material que conforma el tronco de un árbol?
3. ¿De qué está hecha la piel humana?
4. ¿Qué material tienen las plumas de un pato que evita que se mojen cuando nada en
el agua?
5. ¿ Qué porcentaje de tu cerebro está formado por agua?
Los seres vivos están formados por diversas biomoléculas, es decir, moléculas orgánicas que solamente se encuentran en la materia viva. Como has podido averiguar en tu
investigación, entre ellas se cuentan los carbohidratos, los lípidos y las proteínas, pero
antes de hablar acerca de estas grandes moléculas, analicemos la molécula inorgánica
de mayor importancia para los seres vivos: el agua.
El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y es indispensable para la
vida. Las tres cuartas partes de nuestro planeta están cubiertas por este líquido vital;
también representa 63% de nuestro peso, es decir, las dos terceras partes de cada uno
de nosotros.
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61
BLOQUE 2
Oxígeno
Hidrógeno
Figura 6. Puentes de hidrógeno.
Figura 7. La tensión superficial del agua permite que los
insectos patinadores puedan sostenerse sobre el agua.
Glosario
62
Las propiedades del agua son muy especiales, tanto, que gracias a
ella la vida ha podido desarrollarse en nuestro planeta. Seguramente
ya sabes que la molécula del agua está formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno, de manera que su fórmula molecular es
H₂O. La molécula de agua no tiene carga neta, sin embargo, su carga
interna se encuentra distribuida de manera desigual, de forma que
el extremo donde está el oxígeno es un tanto negativo y el extremo
donde están los hidrógenos es un tanto positivo; a esto se le llama
polarización. La polaridad favorece la atracción entre una molécula
de agua y otra, de manera que se forman entre las moléculas de agua
enlaces de breve duración, llamados puentes de hidrógeno (figura 6).
Imaginemos a las moléculas de agua como personas que se están
tomando de las manos por breves segundos y que después cambian
a tomar las manos de otras. En un momento dado todas están unidas, pero luego estas uniones se rompen y se forman otras nuevas.
Esto permite que el agua tenga propiedades muy especiales, las cuales analizaremos a continuación:
• La cohesión de las moléculas del agua es elevada, y esto hace que
sea un líquido prácticamente incompresible. Por este motivo es
un buen componente para dar turgencia a las plantas, es decir,
mantenerlas en su forma.
• La tensión superficial de las moléculas del agua es alta debido a que se
encuentran unidas por los puentes de hidrógeno. Esto permite que
se forme una película o capa sobre la superficie del agua que puede
sostener a un insecto, como los llamados “patinadores” (figura 7).
• Las moléculas de agua muestran un fenómeno de adhesión que
da lugar a la capilaridad, por la cual el agua sube espontáneamente al estar en un tubo muy delgado (capilar). La adhesión
junto con la cohesión favorece el ascenso del agua en el sistema
vascular de los árboles.
• Los puentes de hidrógeno gastan energía, lo cual hace que el agua
tenga un alto calor específico, esto es, que para elevar su temperatura
hace falta aplicarle una gran cantidad de calor. Esta característica
permite que las células se mantengan estables y no hiervan por
todo el calor que generan sus procesos químicos. Asimismo, es muy
importante el hecho de que la temperatura del agua de los océanos, lagos y ríos no se eleva fácilmente, y los seres que viven en ellos
pueden mantenerse estables, a pesar de las fluctuaciones de temperatura atmosférica entre el día y la noche.
• Otra propiedad muy importante del agua es que cuando pasa al
estado sólido, es decir, se congela a 0°C, su densidad es menor que
cuando se encuentra en estado líquido, a 4°C. Esto se debe a que a
esa temperatura las moléculas de agua se encuentran tan próximas
y se mueven con tanta lentitud, que cada una puede mantener sus
enlaces de hidrógeno con otras cuatro moléculas al mismo tiempo,
y se forma así un enrejado abierto que es más estable y denso que
un cristal de hielo. En consecuencia, el hielo flota sobre el agua
fría, lo cual permite la supervivencia de animales que viven bajo la
superficie de lagos y mares que se congelan durante el invierno.
• Otra propiedad del agua que favorece a los seres vivos es su gran
calor de vaporización, ya que se requieren más de 500 calorías
para que un gramo de agua líquida se convierta en vapor. Así, una
Incompresible. Propiedad de un fluido, que no puede comprimirse o reducirse a menor volumen.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
molécula de agua que se evapora, se lleva una gran cantidad de calor, y por lo tanto
enfría la superficie de donde proviene. En esto se basa que el sudor que producimos
sea un excelente sistema de enfriamiento.
• El agua sirve además como solvente de una gran cantidad de sustancias, como azúcares y otras moléculas polares, a las que se les llama hidrófilas (que “aman” el agua).
Asimismo, el agua es el medio donde se realiza la mayor parte de las reacciones
químicas de la célula, en muchas de las cuales participa activamente.
• Existen otras sustancias llamadas hidrófobas (que tienen “miedo” al agua), es decir
que no se mezclan o disuelven en ella. Tal es el caso de los aceites y otras moléculas
llamadas no polares.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los bioelementos
y de las biomoléculas.
1. F
ormen equipos de cinco integrantes y traigan a la clase el material necesario para
demostrar experimentalmente alguna de las propiedades del agua: cohesión, tensión
superficial, capilaridad, calor específico, etc.
2. E
laboren en su cuaderno un cuadro resumen (como la siguiente matriz) de todas las
demostraciones presentadas por los diferentes equipos.
Propiedad
Descripción del experimento
Cohesión
Tensión superficial
Capilaridad
Calor específico
Densidad del hielo
Calor de vaporización
Solvente universal
Insoluble en aceites
Biomoléculas orgánicas
Como ya lo hemos mencionado, las principales moléculas orgánicas de los seres vivos
son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Estas moléculas
suelen estar formadas por subunidades que se ensamblan entre sí, como si fueran
los ladrillos que conforman una enorme construcción. A los “ladrillos” les llamamos
monómeros, y a la “construcción” completa, donde se han unido muchos ladrillos, le
llamamos polímero. Estos polímeros, en el caso de las proteínas y el adn, tienen características muy especiales, ya que están formados por subunidades distintas, digamos,
por “ladrillos de distintos colores”; a eso deben su gran diversidad.
Analicemos un poco más de cerca los componentes que conforman a todos los
seres vivos.
Monómero. Molécula que funciona como unidad básica de moléculas grandes, llamadas polímeros.
Polímero. Molécula formada por la unión de pequeñas moléculas o monómeros, que se enlazan en grandes cadenas.
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Glosario
63
BLOQUE 2
Carbohidratos
Los carbohidratos son las moléculas biológicas
más abundantes. Se les conoce también con el
nombre de azúcares y están formados por carbono,
hidrógeno y oxígeno en proporción 1:2:1.
Su nombre proviene de la idea que se tenía en
el pasado de que se formaban por la unión de una
molécula de agua con un átomo de carbono, ya
que su fórmula general es Cn(H2O)n, siendo n el
número de carbonos que tenga.
Los carbohidratos o azúcares se pueden
encontrar en distintas formas: monosacáridos,
oligosacáridos y polisacáridos.
Monosacáridos
Son la unidad más pequeña de los azúcares. En
griego, la palabra monosacárido significa “una
unidad de azúcar”.
Si ayer comiste alguna fruta, un dulce o miel,
entonces consumiste monosacáridos, los cuales te
dan energía para realizar tus actividades.
Los monosacáridos están formados por una
cadena de tres a siete átomos de carbono. De
acuerdo con el número de carbonos se les llama
triosa (3 carbonos), tetrosa (4 carbonos), pentosa
(5 carbonos) y así sucesivamente. Entonces, la glucosa, que está formada por 6 carbonos, es una hexosa, lo mismo que la fructosa o azúcar de las frutas.
En este caso, la diferencia entre la glucosa y la
fructosa, que poseen el mismo número de carbonos, es el grupo funcional que contienen: aldehído
o cetona. Observa la diferencia en sus fórmulas
desarrolladas en el esquema a continuación.
Glucosa
Fructosa
H
H
C =O
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
H
64
C
OH
C =O
HO
C
H
OH
H
C
OH
C
OH
H
C
OH
C
OH
H
C
OH
H
(C6H12O6)
Glosario
H
H
(C6H12O6)
Debido al grupo funcional que contienen, se dice
que la glucosa es una aldosa, y la fructosa, una cetosa.
Esta es otra manera de clasificar a los monosacáridos. La glucosa no se encuentra en la naturaleza
en forma lineal, sino que tiende a formar un anillo,
por lo que la forma más correcta de representarla
es como en el diagrama de la fórmula de la glucosa.
Fórmula de la glucosa como anillo
CH2OH
6
5
H
O
H
H
4
HO
1
OH
3
H
H
2
HO
HO
Algunos ejemplos de monosacáridos son:
Ribosa. Es una pentosa que forma parte del
arn
o ácido ribonucleico, que participa en procesos de
elaboración de proteínas.
Desoxirribosa. Es también una pentosa y forma
parte del adn, la molécula de la herencia.
Fructosa. Es el azúcar de las frutas, como naranja,
piña o mango. Se encuentra en la miel y se utiliza
como edulcorante de muchos refrescos.
Glucosa. Es el monosacárido más abundante en
los seres vivos. Se produce por la fotosíntesis de
las plantas. Circula en nuestra sangre y la encontramos en muchos productos dulces.
Galactosa. Es una hexosa que forma parte del azúcar de la leche.
Oligosacáridos
¿Has consumido oligosacáridos?, ¿a qué saben? Desde luego que también son dulces y proporcionan
energía. En nuestra mesa todos los días tenemos la
sacarosa, que es el azúcar en grano que le ponemos
al café o al agua de limón. La sacarosa se obtiene a
partir de la caña de azúcar o del betabel. Estos carbohidratos están formados por la unión de dos a diez
unidades de azúcar.
Los disacáridos son un tipo de oligosacáridos
que están formados por dos monosacáridos unidos
por medio de un enlace glucosídico. Al unirse
dos moléculas de azúcar, se pierde una molécula de
agua. En la sacarosa, se unen una molécula de glucosa y una de fructosa. Veamos el siguiente esquema.
Aldosa. Monosacárido que contiene un grupo aldehído en su molécula.
Cetosa. Monosacárido que contiene un grupo cetona en su molécula.
Enlace glucosídico. Enlace por el cual se unen monosacáridos, como la glucosa, para formar polisacáridos.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Enlace de glucosa con fructosa para dar sacarosa
6
CH2OH
H
4
HO
HOCH2
H
H
+
1
OH
H
2
HO
3
2
H
O
3
O
5
H
HO
HO
5
CH2OH
6
3
4
OH
HO
Glucosa
H
H
Fructosa
H2O
CH2OH
H
H
HO
O
H
O
O
CH
O
O
O
O
3
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CH 2
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
CH2
O
O
O
O
O
O
O
Almidón
CH 2
O
CH2
O
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O
O
O
Polisacáridos
Como su nombre lo indica, son largas cadenas formadas por varias
unidades de azúcar, incluso cientos de ellas. Se trata de polímeros
formados por la unión de muchos monosacáridos (figura 8). Algunos de ellos funcionan como reservas energéticas, tanto en plantas
como en animales, mientras que otros cumplen funciones estructurales, es decir, dan forma y firmeza a ciertos organismos. Veamos
algunos ejemplos:
Almidón. Es el polisacárido de reserva de las plantas. Está formado
por la unión de cientos de unidades de glucosa que forman espirales
compactas, de manera que se puedan almacenar adecuadamente. El
enlace que se forma entre estas unidades de glucosa se conoce como
alfa-glucosídico.
O
O
O
Otro disacárido familiar es la lactosa, que es el azúcar de la
leche. Está formada por la unión de una molécula de glucosa y
una de galactosa.
Por cierto, ¿sabías que la leche materna es más dulce que la de
vaca? Es por eso que cuando se da leche de vaca a un bebé se le
agrega un poco de miel. Desde luego que esto no compensa todos
los beneficios que da la leche materna en comparación con cualquier sustituto.
La maltosa es el disacárido que se produce cuando se rompen
polisacáridos formados por muchas unidades de glucosa. Está formado por la unión de dos moléculas de glucosa y aparece en nuestro
tubo digestivo cuando iniciamos la digestión de los alimentos que
contienen polisacáridos.
Como es sabido, han surgido sustitutos del azúcar que no
proporcionan energía al organismo y que son utilizados como
productos dietéticos; sin embargo, quienes los consumen tienden
a ingerir también otros alimentos y bebidas ricos en calorías, de
manera que no resuelven sus problemas de obesidad.
O
OH
O
Sacarosa
O
HO
CH2OH
O
H
5
O
H
O
OH
HO
O
HOCH2
H
O
O
H
O
H
Glucógeno
Almidón
Glucógeno
Figura 8. Estructura de los polisacáridos.
65
BLOQUE 2
Figura 9. La celulosa forma parte de todas las plantas.
Figura 10. La quitina procedente del caparazón de las langostas presenta importantes propiedades cicatrizantes;
así, es un compuesto natural que se utiliza en la industria
farmacéutica y de cosméticos, entre otras.
66
Cuando las células de las hojas producen activamente azúcares mediante la fotosíntesis, almacenan una parte de ellos como almidón y otra la
envían a las raíces y a las semillas. En el caso de las semillas, esta reserva
les proporciona la energía que necesitan cuando germinan y empiezan a
crecer. Cuando consumimos productos como papas, trigo o maíz, aprovechamos esa reserva energética de las plantas y la convertimos en glucosa
por medio de nuestros procesos digestivos.
Glucógeno. Se le conoce también como “almidón animal”. Está formado
por la unión de moléculas de glucosa formando una estructura muy ramificada, es decir, con muchas cadenas laterales que se desprenden de la
cadena principal. Esta ramificación permite que se pueda romper la cadena
en varios puntos cuando es necesario liberar la energía que contiene. Los
enlaces que se forman son alfa-glucosídicos.
¿Cómo funciona el glucógeno? Imaginemos que hoy desayunaste un
jugo de fruta, pan y mermelada. En todos estos alimentos hay grandes
cantidades de azúcar que tu sistema digestivo convierte en glucosa. Esta
comienza a circular por tu sangre, pero, como en ese momento no necesitas tanta energía, guardas un poco para más tarde, así que envías al
hígado el exceso de azúcar y allí se almacena en forma de glucógeno.
Luego, cuando han pasado las horas y no has tenido oportunidad de
volver a comer, la glucosa que circula en tu sangre comienza a decaer y es
el momento de hacer un llamado al hígado para que libere glucógeno y
provea de la energía que te hace falta. De esta manera, la cantidad de glucosa que circula en tu sangre se mantiene siempre constante y tú siempre
tienes energía para realizar tus actividades. Este es un ejemplo de cómo el
organismo mantiene el equilibrio (homeostasis), para lo cual necesita de
la participación de algunas hormonas, una de ellas es la insulina.
Celulosa. La celulosa contiene moléculas de glucosa enlazadas de manera distinta a como se une con el almidón y el glucógeno. En este caso,
los enlaces son beta-glucosídicos. La orientación de los enlaces entre
las moléculas de glucosa en la celulosa hace que esta sea fibrosa y por
ello cumpla una función estructural. Los polímeros de glucosa, en este
caso, se unen y forman microfibrillas y estas, a su vez, forman fibrillas
que dan forma a los tallos y hojas de las plantas. La celulosa se encuentra en las paredes de las células vegetales (figura 9). La utilizamos en las
prendas de algodón que usamos y en los muebles de madera, incluso
forma parte de las hojas de este libro.
Debido al tipo de enlace entre las unidades de glucosa en la celulosa,
esta no es digerible para los seres humanos, así que si comemos la
cáscara de frutas, las hojas de plantas y en general la fibra vegetal, no
la podemos digerir, sin embargo, se aconseja incluir fibra en nuestra
alimentación porque nos ayuda a eliminar mejor los desechos, como
un vehículo que permite mantener la regularidad en las evacuaciones intestinales.
En el caso de algunos animales, como las vacas, contienen asociados en
su aparato digestivo microorganismos que les ayudan a digerir el pasto
que consumen.
Quitina. Este polisacárido se encuentra en el exoesqueleto de cangrejos,
langostas e insectos, y también forma parte de la pared celular de los
hongos (figura 10). Si alguna vez has pisado un insecto, seguramente
sentiste cómo truena su cubierta externa. Este también es un polisacárido estructural y en este caso cada unidad de glucosa contiene además
un grupo amino (-NH2). Los enlaces entre las moléculas de quitina son
como los de la celulosa, de modo que el ser humano tampoco puede digerirla. Recientemente se ha descubierto que la quitina se puede utilizar
para elaborar un tipo especial de hilo que se usa como material de sutura.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Desarrolla competencias
actividad individual
Valora el papel de los
bioelementos y las biomoléculas
como componentes importantes
en la nutrición humana.
1. Clasifica los siguientes carbohidratos según su estructura: glucosa, almidón, sacarosa,
fructosa, ribosa, celulosa, lactosa, quitina, maltosa. Ubícalos en el siguiente esquema.
Carbohidratos
monosacáridos
disacáridos
polisacáridos
2. Anota qué carbohidratos hay en los siguientes alimentos:
a. Leche con chocolate:
b. Jugo de naranja:
c. Pastel de vainilla:
d. Lechuga:
e. Bistec de hígado:
3. Anota en una lista todo lo que hayas desayunado ayer e identifica qué carbohidratos
había en cada alimento.
La biología en mi entorno
Valora el papel de los
bioelementos y las biomoléculas
como componentes importantes
en la nutrición humana.
Algunas personas tienen problemas para digerir la leche debido a que tienen intolerancia a la lactosa. Realiza las siguientes actividades.
1. Investiga a qué se debe dicha intolerancia y a qué edad se puede presentar.
2. H
az una encuesta entre personas de distintas edades y averigua con qué frecuencia
se presenta la intolerancia a la lactosa.
3. Busca información acerca de cómo se elabora la leche deslactosada.
4. Lleva un informe de tu investigación a la clase.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Identificación de azúcares en los alimentos", que se encuentra en la Sección final (p. 211).
Elabora un reporte del experimento realizado.
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67
BLOQUE 2
Lípidos
Los lípidos son también conocidos como grasas y forman un grupo amplio de sustancias diversas, cuya característica principal es ser insolubles en agua y solubles
en solventes orgánicos no polares como el éter, el cloroformo o el benceno. Están
formados por carbono, hidrógeno y oxígeno.
Los lípidos funcionan como reservas energéticas, de las que se obtiene más energía
en comparación a los carbohidratos. Por ejemplo, un gramo de carbohidratos proporciona 3.79 kcal al organismo, mientras que de un gramo de grasa se obtienen
9.3 kcal. Es por ello que las aves, sobre todo las migratorias, como el colibrí de cola
ancha, almacenan grasa en su cuerpo, lo que les permite obtener toda la energía que
necesitan sin tener que cargar un peso excesivo que les impediría volar. Nosotros, los
seres humanos, también tenemos nuestras reservas, en las “llantitas”, que es donde se
acumulan los excesos de nutrientes que consumimos.
Los lípidos también aíslan del frío al formar una capa aislante que se ubica debajo
de la piel de muchos animales. Así, las ballenas y los mamíferos marinos tienen una
capa importante de grasa debajo de la piel (figura 11). Se clasifican en tres grupos
principales: lípidos simples y complejos, y esteroides.
Figura 11. Las ballenas almacenan
grasa debajo de su piel; esto las
aísla del frío.
Lípidos simples
Solo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. En este grupo se clasifican los aceites,
las grasas y las ceras. La función principal de aceites y grasas, como ya se ha mencionado, es la de ser reservas energéticas. Muchas de las grasas naturales se forman
mediante la unión de una molécula de glicerol con tres de ácido graso, de allí que
también se les llame triglicéridos.
Cada ácido graso que forma parte de un triglicérido consiste en una larga cadena
de hidrocarburo con un grupo ácido o carboxilo (-COOH) en un extremo. Muchos de
los ácidos grasos contienen de 16 a 18 átomos de carbono por molécula (ver esquema
de esta página). Los ácidos grasos pueden ser saturados, si todos los enlaces entre los
átomos de carbono de su larga cadena son sencillos, o insaturados, si existe algún doble enlace entre ellos (ver primeros esquemas de la página siguiente).
Seguramente has oído hablar de los ácidos grasos omega-3, que se señalan como
beneficiosos para la salud. Estos son ácidos grasos poli-insaturados, es decir, con muchos dobles enlaces, y son esenciales, es decir, que el organismo humano no los produce, pero los necesita para funcionar adecuadamente.
Existen tres tipos de ácidos grasos omega-3:
• Ácido alfa-linolénico (ala).
• Ácido eicosapentaenoico (epa).
• Ácido docosahexaenoico (dha).
Formación de un triglicérido
H
H
H
C
C
O=
OH
OH +
C
HO
O
=
C
HO
H
C
H
Glicerol
68
OH
O
=
HO
C
H
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C =C
C
C H
H
H
H
+ 3 ácidos grasos
H
H
C
O
Síntesis por
hidrólisis
H
H
H
C
C
H
O
O
O
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
H
O
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
O
H
H
H
H
H
C
C
C = C
C
C
H
H
H
Triglicérido
H
H
H
H + 3H2O
H
+ 3 moléculas de agua
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Ácido graso saturado
H2
C
H3C
H2
C
H2
C
C
H2
C
H2
H2
C
C
H2
H2
C
H2
C
C
H2
C
H2
Ácido graso insaturado
H2
C
H3C
H2
C
C
H2
H2
C
C
H2
H2
C
C
H2
Cuantos más enlaces dobles hay en los ácidos
grasos de un triglicérido, mayor libertad de movimiento tiene la molécula; los enlaces dobles
hacen que el ácido graso sea menos rígido y que
se convierta más fácilmente de sólido a líquido.
Los triglicéridos que contienen ácidos grasos
saturados son sólidos a temperatura ambiente,
tal es el caso de la grasa animal, la manteca, el
sebo, el tocino. En cambio, los aceites son líquidos a temperatura ambiente debido a que están
formados por ácidos grasos insaturados. Esta
diferencia es muy útil para los seres vivos. Por
ejemplo, los animales que viven en zonas polares
generalmente contienen triglicéridos poli-insaturados, de manera que resistan a la congelación. Los peces de aguas frías como el salmón
contienen altas cantidades de ácidos grasos
poli-insaturados.
En el caso de las ceras, estas forman cubiertas
aislantes que protegen piel, pelaje, plumaje, hojas
y frutos. Si observamos con cuidado lo que sucede cuando dejamos caer agua en la hoja de una
planta, veremos que se queda sobre la superficie.
Los lípidos evitan la entrada o salida de agua en
exceso de los organismos. Seguramente has visto
a un pato salir del agua y habrás notado que solo
necesita sacudirse un poco para quedar completamente seco; esto se debe a las ceras que protegen
sus plumas. Las abejas también producen cera a
través de glándulas ubicadas en la parte inferior
de su abdomen y la utilizan al armar sus panales
donde guardan la miel.
Lípidos complejos: fosfolípidos
Además de carbono, hidrógeno y oxígeno, contienen otros elementos como fósforo y nitrógeno.
Los fosfolípidos contienen un grupo fosfato
asociado a un lípido. Esencialmente se forman
de la misma manera que un triglicérido, solo
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H2
C
C
H
C
H
C
H2
H2
C
C
H2
H2
C
H2
C
C2
H
C2
H
H2
C
O
C
H2
H2
C
C2
H
C
OH
O
C
OH
que en este caso se coloca un grupo fosfato en
lugar del tercer ácido graso. Este grupo se convierte entonces en la cabeza polar (es decir, con
carga eléctrica) de la molécula, que va a ser hidrofílica (que “ama” al agua), y las dos cadenas
de ácidos grasos se convierten en las colas hidrofóbicas (que “temen” al agua), como vemos
en el siguiente esquema.
Esquema de un fosfolípido
Triglicérido
Fosfolípido
Ácido
graso
Glicerol
Ácido
graso
Ácido
graso
Glicerol
Ácido
graso
Cabeza
Ácido
graso
Fosfato
Cola
Esta propiedad hace que los fosfolípidos al contacto con el agua se sitúen formando dos capas en
las que las cabezas miran hacia el agua y las colas se
esconden en medio, como si formaran un sándwich
con mantequilla adentro. Es así como se forma una
membrana celular (figura 12). Los fosfolípidos son
los componentes de las membranas celulares y por
lo tanto forman parte de todos los seres vivos.
Agua
Cabezas
hidrófilas
Colas
hidrófobas
Cabezas
hidrófilas
Interior
de la célula
Figura 12. Esquema de una bicapa de fosfolípidos en una
membrana plasmática.
69
BLOQUE 2
R etrato
Esteroides
Los esteroides son estructuralmente diferentes a todos los demás lípidos. Se componen de cuatro anillos de carbono fusionados, unidos a distintos grupos funcionales.
Un ejemplo de esteroide es el colesterol (como puedes ver en el siguiente esquema),
el cual es un componente vital de las membranas de las células animales y también
participa en la síntesis de otros esteroides, como las hormonas sexuales femeninas y
masculinas, o la aldosterona, hormona que controla los niveles de sal.
Fórmula desarrollada del colesterol
CH3
María Pilar Vaquero. Es científica
y farmacéutica española. Jefa del
Departamento de Metabolismo
y Nutrición del Consejo Superior de Investigación Científica
de Madrid, descubrió en el año
2009 (junto a Beatriz Sarría) la
influencia del nivel de minerales
en el agua en mujeres embarazadas, al favorecer y enriquecer
al conjunto de la placenta y el
líquido amniótico. Ella afirma
que el consumo de agua mineral natural carbonizada además
disminuye en 15% los niveles de
colesterol en la sangre.
CH3
CH3
CH3
CH3
Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas como
componentes importantes en la nutrición humana.
La biología en mi entorno
Investiga lo que se te solicita.
1. ¿A qué se le llama colesterol “bueno” y a qué colesterol “malo”?
2. ¿Cuáles son los niveles más adecuados de colesterol y triglicéridos para el ser humano?
3. ¿Cuáles son los riesgos de tener los niveles de colesterol elevados?
4. Lleva por escrito tu investigación a la clase y comparte tu información con tus compañeros.
Quiero saber más…
Para tener más información acerca de los ácidos omega-3 consulta la página:
www.uam.mx/comunicacionuniversitaria/casaabiertaaltiempo/casa20.pdf
Proteínas
Los lípidos y carbohidratos son reservas energéticas importantes de los seres vivos,
pero los elementos fundamentales de un organismo son las proteínas.
Observa con cuidado tu mano: las uñas, así como los diminutos vellos que hay en
ella, están formados por queratina, una proteína estructural; la piel que la envuelve
contiene colágeno; por debajo de la piel están los músculos, formados por actina y
miosina, proteínas contráctiles, es decir, móviles; si llegamos a los vasos sanguíneos, la
sangre contiene varias proteínas, entre ellas la hemoglobina, que transporta el oxígeno
que respiras, y varias hormonas que regulan las funciones del organismo, por ejemplo la insulina, que controla el nivel de azúcar en la sangre. Si sufrieras una herida,
rápidamente se presentarían los anticuerpos, proteínas de defensa; además, en todo
momento dentro de cada célula están en acción cientos de enzimas para llevar a cabo
las reacciones químicas que mantienen la vida. ¡Y solo hemos analizado tu mano!
Desarrolla competencias
actividad individual
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
1. Traza la silueta de tu mano en tu cuaderno.
2. Dibuja y señala las proteínas que hay en ella.
70
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
En el cuadro 3 hay algunos ejemplos de las funciones de las proteínas.
Las proteínas son biomoléculas muy grandes, formadas por la unión
de monómeros llamados aminoácidos. Un aminoácido contiene un carbono central al que se unen un grupo amino, un grupo carboxilo, un
hidrógeno y algún sustituyente al que llamamos grupo R. En el siguiente
esquema puedes observar la fórmula general de un aminoácido.
Fórmula general de un aminoácido
CUADRO 3. FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
Tipo de función
Estructural
Movimiento
Defensa
H
Almacenamiento
O
H2N
C
Hormonas
C
OH
Catalizadora
Radical
Hay veinte aminoácidos diferentes que forman parte de los seres
vivos y la diferencia entre ellos está exclusivamente en el grupo R. Veamos tres ejemplos.
Ejemplos de aminoácidos, con sus fórmulas generales
O
H2N
CH
C
Transportadora
Proteínas
Colágeno en la piel; queratina en pelo, uñas y cuernos.
Actina y miosina en los
músculos.
Anticuerpos.
Albúmina en el huevo; zeatina en granos de maíz.
Hormona del crecimiento;
insulina, que regula el azúcar
en la sangre.
Enzimas, cientos diferentes
en cada organismo.
Hemoglobina y mioglobina
que transportan oxígeno.
E l mundo que te rodea
O
OH
H2N
CH
CH3
C
OH
CH2
SH
Alanina
Metionina
O
H2N
CH
C
OH
H
Glicina
Con esos veinte aminoácidos se forman todas las proteínas que hay
en la naturaleza, veamos por qué.
Piensa en el número de palabras que se pueden escribir con las letras
del alfabeto. La diferencia entre una palabra y otra está dada simplemente por la diferencia en la secuencia, es decir, el orden en el que se
acomodan las letras. Por ejemplo, no es lo mismo decir roma que amor
o ramo, palabras que contienen las mismas letras, pero en distinto orden.
Así sucede con las proteínas, cada una es diferente por la forma en que se
encuentran acomodados los distintos aminoácidos que la forman.
Cada organismo produce varios cientos de proteínas diferentes,
características de su especie. Las proteínas humanas, por ejemplo, son
diferentes a las de un gato o a las de un árbol. Todas están formadas de aminoácidos, pero acomodados en una distinta secuencia.
En una proteína, los aminoácidos se encuentran unidos por medio
de enlaces peptídicos, que se forman por la unión del grupo amino de
un aminoácido con el grupo carboxilo del otro (figura 13).
Enlace peptídico. Enlace por el cual se unen aminoácidos para formar proteínas.
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Recientemente se presentó un serio problema
con los productores de leche en polvo en
China, que adulteraron la leche con melamina,
un producto que se utiliza como sellador en
la fabricación de muebles. Con esta sustancia química se aumentaba artificialmente el
contenido de proteína ya que la melamina
posee grandes concentraciones de nitrógeno (indicador de proteínas en los productos
alimenticios) y así se simulaba una mejor
calidad de leche. Sin embargo, la melamina
causa cálculos en los riñones y provoca fallas
renales. Como resultado murieron al menos
seis bebés y provocaron daños renales en
unos 300 000. Los responsables de esta tragedia han sido juzgados. He aquí una muestra
de la importancia de la ética en la aplicación de
los conocimientos científicos, que deben ser
utilizados para el bienestar de la sociedad y
no para el enriquecimiento ilícito de algunas
personas sin escrúpulos.
Glosario
71
BLOQUE 2
(a)
Enlace peptídico
H 2N
H
O
C
C
OH + H
CH3
Alanina
(b)
+H3N
N
+
Aminoácido
H
O
C
C
OH
H2N
H
O
H
H
O
C
C
N
C
C
H
CH3
Glicina
Dipéptido
OH + H2O
H
Enlace peptídico
COO
Figura 13. Fórmula de enlace peptídico (a) y enlace peptídico (b).
Desarrolla competencias
actividad grupal
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
1. Elaboren en parejas el modelo de una proteína usando por lo menos 25 gomitas de
colores. Cada color representará un aminoácido diferente.
2. Denle formas diversas a su modelo y compárenlo con el de otros equipos.
3. Calculen cuántos modelos diferentes podrían hacer con el mismo número de gomitas, acomodadas de diferentes maneras.
La unión de dos aminoácidos da lugar a un dipéptido. Cuando se han unido menos
de 50 aminoácidos, se dice que se ha formado un polipéptido. Una proteína puede
tener desde 50 hasta miles de aminoácidos en su cadena y se compone de hasta cuatro
niveles estructurales (figura 14).
Estructura primaria
Se refiere a la secuencia de aminoácidos que la forma, en este caso sería la imagen
lineal del modelo que hicieron para representar una proteína. Cada proteína es distinta a otra por su secuencia de aminoácidos que, como veremos más adelante, está
determinada por el adn.
Estructura secundaria
Los distintos grupos R de cada aminoácido de una proteína tienden a interactuar entre sí; los que tienen ligeras cargas positivas y negativas forman puentes de hidrógeno,
de manera que se acercan o alejan entre sí, y dan forma a la cadena de aminoácidos.
Se puede formar entonces una estructura enrollada parecida a un resorte, llamada alfa
hélice. Este tipo de estructura se presenta en la proteína del cabello: la queratina.
En otras proteínas, como la de la seda, se forma una estructura llamada lámina beta
plegada, que semeja una lámina de asbesto ondulada.
Estructura terciaria
Además de la estructura secundaria, las proteínas adoptan una forma tridimensional a
la que llamamos estructura terciaria, que se forma debido a que algunos aminoácidos
de la proteína, situados en puntos distantes, pueden unirse fuertemente. Tal es el caso de
los aminoácidos cisteína, los cuales forman un puente disulfuro (S-S) y modifican la
forma de la proteína. También algunos aminoácidos –dependiendo de si sus cargas
son o no polares, o de su tamaño– se ubican hacia dentro o hacia fuera de la proteína
72
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
actividad individual
s
s
thr
ile
gys ser
leu
ser
tyr
gin
s
gys
gys
phe
val
asn
gin his leu
gys
gly
ser
asn
tyr
leu
gys
asn
his
leu
val
glu
ala
glu
s
Desarrolla competencias
gin
s
Estructura cuaternaria
Este nivel de estructura solo se presenta en las proteínas que están formadas por dos o más cadenas polipeptídicas; por ejemplo,
la hemoglobina, que contiene cuatro cadenas unidas entre sí por
puentes de hidrógeno.
La forma de las proteínas es el factor determinante para que
funcionen adecuadamente. En ocasiones un solo aminoácido
que falle en la secuencia de una proteína puede determinar que
esa proteína deje de ser funcional. Tal es el caso de la enfermedad
conocida como anemia falciforme, en la cual un solo aminoácido,
que ha sido cambiado en la cadena de hemoglobina debido a una
falla genética, hace que la persona, desde que nace, tenga problemas en el transporte del oxígeno en su sangre; sus glóbulos rojos
o eritrocitos toman una forma distinta a la normal y se aglutinan
bloqueando el paso en los vasos más pequeños. Esta enfermedad
es grave y puede causar la muerte.
Las proteínas también pueden perder su funcionalidad si se someten a calor excesivo o a un pH extremo. En este caso se rompen
los enlaces débiles –como los puentes de hidrógeno– y se dice que
la proteína se ha desnaturalizado. Una proteína desnaturalizada
pierde su forma y si lo hace de manera irreversible se puede producir la muerte del tejido afectado.
Un ejemplo de la desnaturalización de una proteína lo observamos en la clara de huevo, que es rica en albúmina. Al calentar un
huevo, la albúmina se desnaturaliza y por eso cambia su forma y
color. Esto no significa que sea menos nutritiva, pero sí que ya no
es una proteína funcional para el pollo que se iba a formar dentro
del cascarón.
Por último, cabe mencionar que algunas proteínas están
formadas solo por aminoácidos y se conocen como proteínas simples, pero existen otras que se asocian a moléculas
no proteicas, o grupos prostéticos; estas se llaman proteínas
conjugadas. Un ejemplo de ellas es la hemoglobina, en la que
la cadena de aminoácidos se asocia al grupo hemo.
gly ile val glu
s
cuando esta se encuentra en el agua y así le dan su forma característica. De acuerdo con su forma tridimensional, las proteínas
pueden clasificarse en globulares, de forma aproximadamente
esférica, y fibrosas, de forma alargada.
val
leu tyr
gys
gly
glu
arg gly phe
phe
tyr
thr
leu
arg
thr
lys
Figura 14. La proteína de la insulina está formada por
51 aminoácidos en una determinada secuencia que constituye su
estructura primaria. Algunos aminoácidos se acercan a otros por
sus cargas, lo que conforma su estructura secundaria. Como puede
observarse se forman tres puentes disulfuro (S-S), lo cual le da una
conformación terciaria a esta proteína.
Explica la conformación química de los seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los bioelementos y de las biomoléculas.
Elabora un cuadro–resumen ilustrado donde compares la estructura y la función de las biomoléculas de los seres vivos: carbohidratos, lípidos y proteínas. Anota tres ejemplos para cada tipo de
biomolécula y un esquema que la represente.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Identificación de proteínas y lípidos”, que se
encuentra en la Sección final (p. 212). Elabora un reporte de tu
actividad experimental.
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73
Tema 4
Tema 3
Propiedades del agua
y su relación con los procesos de
los seres vivos. Estructura y función
de biomoléculas orgánicas
Hábitos saludables
en la nutrición
Tema 5
Tema 6
adn
aRn
y síntesis de proteínas
Asume el reto
1. Lleva a tu clase tres alimentos procesados, con todo y empaque: galletas, cereal, barritas nutritivas, yogur, etc.
2. Analiza la información nutricional que proporciona la etiqueta, con respecto a su
contenido en carbohidratos, lípidos, proteínas, minerales y vitaminas.
3. Elabora un cuadro donde señales el contenido nutricional de los productos que has
analizado.
4. Compara diversos productos que hayan traído tus compañeros y entre todos señalen
cuáles fueron los más completos en cuanto a valor nutricional.
Todos los seres vivos requieren de nutrientes que les permiten realizar sus funciones vitales. Un nutriente es una sustancia que proporciona al cuerpo la energía
para llevar a cabo sus reacciones químicas, así como para crecer y reparar sus
tejidos. Existen cinco clases de nutrientes: carbohidratos, lípidos, proteínas, minerales y vitaminas.
Los carbohidratos y los lípidos tienen como función primordial proporcionar la
energía necesaria que le permita al organismo realizar sus actividades. Por ejemplo,
cuando nos sentimos cansados, un jugo de naranja con miel o un chocolate nos pueden devolver la energía.
Las proteínas se utilizan en la alimentación principalmente como fuentes de materia
prima para construir nuevas proteínas. Así, un niño que toma leche y come huevo –alimentos ricos en proteínas– obtiene los aminoácidos necesarios para que su organismo
74
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
elabore sus propias proteínas y forme nuevos músculos, huesos y piel, de manera que
crezca fuerte y sano. En cambio, un niño desnutrido que no ingiere suficientes proteínas,
puede tener una estatura más baja de lo que sus genes habían determinado.
Entre los veinte aminoácidos que forman parte de los seres vivos, hay ocho llamados esenciales, los cuales deben obtenerse de la alimentación, porque el organismo no
puede producirlos. Los alimentos que los contienen son alimentos proteínicos completos, por ejemplo, la soya, la carne, el huevo. Algunos otros alimentos como el frijol,
el arroz y el maíz no tienen los ocho aminoácidos esenciales, pero si se combinan –por
ejemplo en un taco de arroz con frijoles– se obtiene un alimento completo.
Estos son los aminoácidos esenciales:
• Triptofano.
• Lisina.
• Metionina.
• Isoleucina.
• Valina.
• Fenilalanina.
• Treonina.
• Leucina.
Los minerales cumplen funciones muy importantes en el organismo, aun cuando
algunos no se requieren en grandes cantidades. Recuerda que hay oligoelementos que
se encuentran en concentraciones menores a 1% en el organismo y que sin embargo
son indispensables para mantenerse sano. Sus funciones son principalmente mantener el equilibrio o la homeostasis del organismo.
Las vitaminas son otra clase de nutrientes que hay en los alimentos. Muchas son
coenzimas y participan en las reacciones químicas esenciales para el buen funcionamiento del organismo.
Las vitaminas se clasifican de acuerdo con su solubilidad, en hidrosolubles (solubles en agua) y liposolubles (solubles en grasas o lípidos). Las vitaminas solubles en
agua se pueden perder cuando se cocinan en agua los alimentos, y las liposolubles solo
se pueden obtener acompañadas de algún lípido.
Veamos en el infográfico 1 de la página siguiente algunos ejemplos de vitaminas,
sus funciones y sus fuentes.
La dieta balanceada se logra cuando se adquieren los nutrientes necesarios, de acuerdo
con la persona. La cantidad de calorías que requiere una persona por día varía entre 2 000 y
4 000 kilocalorías, dependiendo de su edad, sexo, metabolismo y actividad física.
Un deportista de alto desempeño gasta muchas calorías cada día y puede requerir
de una dieta rica en carbohidratos; o bien, una mujer embarazada puede necesitar un
aporte extra de minerales, vitaminas y proteínas para su bebé.
Es importante reflexionar que si obtenemos de los alimentos más calorías de las que
gastamos, el exceso se va a acumular en nuestro cuerpo y vamos a aumentar de peso; y si
comemos poco y gastamos mucho, podríamos disminuir nuestras reservas de grasa.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Valora el papel de los
bioelementos y las biomoléculas
como componentes importantes
en la nutrición humana.
Realicen en equipos de cinco integrantes lo siguiente.
1. Preparen una muestra gastronómica de ensaladas. Pueden ser de frutas, de lechugas,
con atún, con pollo, con queso… en fin, utilicen su creatividad para elaborarlas de
manera que sean nutritivas y muy completas.
2. Señalen en una tarjeta que acomoden junto a su platillo qué proteínas, carbohidratos,
lípidos y vitaminas contiene cada ensalada.
3. Elaboren un cuadro resumen ilustrado de las tres mejores ensaladas que se hayan
preparado en el grupo. Su resumen debe señalar los nutrientes que contiene cada una.
4. Compártanla y... ¡buen provecho!
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75
BLOQUE 2
Infográfico 1
Las vitaminas
Vitaminas liposolubles
Función
Síntomas por deficiencia
Fuentes
Vitamina A
Caroteno
Formación de pigmentos
visuales, epitelios.
Ceguera nocturna; piel seca
y escamosa.
Yema de huevo, vegetales verdes o amarillos,
frutas, hígado.
Vitamina D3
Calciferol
Formación de huesos y dientes; absorción de Ca++.
Raquitismo (formación
de huesos defectuosos).
Aceite de pescado, hígado, productos lácteos,
luz solar sobre precursores cutáneos.
Vitamina E
Tocoferol
Mantiene la resistencia de los
glóbulos rojos; antioxidante.
Aumento en la fragilidad
de los glóbulos rojos.
Hortalizas de hojas verdes, leche,
huevos, carne.
Vitamina K
Naftoquinona
Facilita la síntesis de factores
de coagulación.
Falla en la coagulación de la sangre.
Síntesis por bacterias intestinales,
hortalizas de hoja.
Función
Síntomas por deficiencia
Fuentes
Vitamina B1
Tiamina
Necesaria para un cerebro
saludable, células nerviosas
y función del corazón.
Beriberi, neuritis,
insuficiencia cardiaca.
Granos enteros, hígado, nueces.
Vitamina B2
Riboflavina
Participa en el metabolismo
de la glucosa.
Fotofobia, fisuras en la piel.
Leche, huevos, hígado, granos enteros,
verduras verdes.
Vitamina B6
Piridoxina
Coenzima en el metabolismo
de ácidos grasos.
Dermatitis, enfermedad nerviosa.
Granos enteros, plátano, pescado, levadura.
Vitamina B12
Cianocobalamina
Maduración de glóbulos rojos.
Anemia.
Hígado, carne, huevo, leche, queso.
Vitamina C
Ácido ascórbico
Se requiere para encías
saludables, ayuda a la
absorción de hierro, a sanar
heridas, antioxidante.
Escorbuto, se inflaman encías
y se caen los dientes.
Frutas cítricas, jitomate, hortalizas
de hojas verdes.
Ácido fólico
Síntesis de aDn, formación
de glóbulos rojos.
Anemia, falta de maduración
en glóbulos rojos.
Hojas verdes, brócoli, germen
de trigo.
Niacina
Participa en el metabolismo
de los carbohidratos.
Lesiones cutáneas, pelagra,
trastornos digestivos.
Granos enteros, carnes, nueces, pescado,
pollo, lácteos.
Ácido pantoténico
Vital para el metabolismo
alimenticio y la producción
de químicos esenciales.
Trastornos neuromotores,
cardiovasculares.
Granos enteros, leche, huevo.
Biotina
Síntesis de ácidos grasos,
fijación del CO2.
Dermatitis escamosa,
dolores musculares, debilidad.
Yema de huevo, síntesis por bacterias
intestinales, leche, plátano, jitomate.
Vitaminas hidrosolubles
Fuentes: Curtis, H. Biología y Bernstein, R. S. Biología
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
La biología en mi entorno
Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas como
componentes importantes en la nutrición humana.
1. Diseña una dieta balanceada que favorezca tu nutrición.
2. Anota un desayuno, una comida y una cena ideales, que te proporcionen una alimentación balanceada
y adecuada.
3. Entrégala por escrito a tu profesor.
Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas como
componentes importantes en la nutrición humana.
Evaluación formativa
I. Completa el mapa de los requerimientos nutricionales de los seres vivos.
liposolubles
II. Correlaciona las columnas.
1.
Lisina
2.
Vitamina C
3.
Calcio
4.
Carbohidratos
5.
Lípidos
6.
Vitamina D
7.
Proteínas
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a. Ejemplo de vitamina liposoluble.
b.Sirven para formar nueva piel, músculos, y así crecer.
c.Proporcionan energía de uso inmediato, se encuentran en frutas y cereales.
d. Ejemplo de aminoácido esencial.
e. Sirve para la formación de huesos y participa en diversos procesos celulares.
f. Es una vitamina hidrosoluble.
g.Proporcionan energía y se obtienen de fuentes como las semillas de girasol,
nueces, almendras, aguacate.
77
Tema 4
Hábitos saludables
en la nutrición
Tema 5
Tema 6
adn
aRn
y síntesis de proteínas
Asume el reto
1. Investiga acerca de las pruebas de adn: qué son, cómo se realizan, cuál es su utilidad.
2. Lleva tu investigación por escrito.
3. Identifica alguna película en la que se haga referencia al adn: al código genético, a
mutantes, a clonación. Describe la parte científica de la película y coméntala con tus
compañeros. (Puede proyectarse alguna, como Gattaca, y hacer un comentario grupal acerca del papel de las pruebas de adn en el futuro.)
Cincuenta años atrás, los temas de los alimentos transgénicos o de la clonación pertenecían al campo de la ciencia ficción; en la actualidad, la genética molecular es un
asunto cotidiano. La famosa doble hélice del adn (ácido desoxirribonucleico) se ha
convertido en un ícono de la herencia fácilmente reconocido por todos, y es muy
común escuchar a los niños hablar de personajes fantásticos que son seres mutantes
que han experimentado modificaciones en su adn. También es usual enterarse en los
noticieros acerca de avances en investigaciones policiales en las que se han empleado
las pruebas de adn para identificar a individuos sospechosos o responsables de algún
crimen. Nos parecemos a nuestros padres o a nuestros abuelos debido al adn que
heredamos de ellos.
La información contenida en esta molécula puede ser responsable de nuestra estatura, color de piel o propensión a la calvicie, entre otras muchas características.
78
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
El adn forma parte de un tipo de biomoléculas llamadas ácidos
nucleicos. Es un polímero formado por la unión de subunidades
llamadas nucleótidos. Un nucleótido está formado por una base nitrogenada, una molécula de azúcar y un fosfato. En el caso del ácido
desoxirribonucleico o adn, el azúcar es la desoxirribosa.
Esquema de un nucleótido
O
P
O
C
Fosfato
P
O
O
5´
Base
nitrogenada
O
4´
1´
A
3´
2´
Pentosa
(azúcar)
Las bases nitrogenadas que pueden formar parte del adn son:
• Bases púricas: adenina y guanina.
• Bases pirimídicas: timina y citosina.
Bases nitrogenadas
O
NH2
O
CH3
CH
N
O
N
H
CH
Citosina (C)
C
HN
O
CH
N
H
Timina (T) en el adn
Pirimidinas
N
N
HC
CH
N
N
H
N
HN
CH
H2N
Adenina (A)
N
Base
nitrogenada
Azúcar
Fosfato
N
H
G
C
A
C
Guanina (G)
Purinas
T
G
T
A
Hace años, Watson y Crick trataban de encontrar cuál era la forma
de la molécula del adn. Para ello reunieron evidencias que habían
obtenido diferentes investigadores. Así, revisaron los experimentos de
un científico llamado Erwin Chargaff (1905-2002). Sus resultados
demostraban que en el adn existía siempre la misma proporción de
adenina y timina, y que la concentración de guanina era siempre la
misma que la de citosina.
Por otra parte, evidencias de cristalografía de rayos X, obtenidas
por Maurice Wilkins (1916-2004) y Rosalind Franklin (1920-1958),
señalaban que la molécula del adn posiblemente era una doble
cadena en forma de hélice. Watson y Crick organizaron estas y
otras informaciones que lograron reunir y así dedujeron que las
bases nitrogenadas se enlazaban por medio de puentes de hidrógeno: adenina con timina y guanina con citosina (es decir, una base
púrica con una pirimídica), y obtuvieron un modelo como el que
se señala en la figura 15.
Además encontraron que en la molécula del adn el ancho total
es de 2 nm (nanómetros), y que la hélice o escalera da una vuelta
completa cada 3.4 nm, es decir, cada 10 pares de bases.
Figura 15. El aDn está formado por dos cadenas de nucleótidos
unidas por puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas.
Como se puede observar en el esquema se forman dos puentes de
hidrógeno entre la adenina y la timina, y tres entre la guanina y la
citosina. Además, una cadena corre en dirección opuesta a la otra,
por lo que se dice que son antiparalelas.
Ácidos nucleicos. Moléculas biológicas formadas por nucleótidos, que participan en los procesos de la herencia.
Existen dos tipos: el adn y el aRn.
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Glosario
79
BLOQUE 2
Figura 16. Los diversos estudios realizados sobre el genoma humano nos
han revelado que todos compartimos 99.8% de la información genética.
Lo que nos hace únicos y diferentes es solo 0.2% de nuestro aDn.
Los carbonos del azúcar se identifican por medio de
los números 1’, 2’… hasta el 5’. Estos números son muy
útiles para señalar los puntos de unión del carbono con
otras moléculas. En la molécula del adn los nucleótidos se unen al formarse un enlace entre el fosfato de
uno con el azúcar del siguiente. La unión se realiza en
el carbono 3’ de la molécula de azúcar.
La molécula del adn puede estar formada por miles de
bases nitrogenadas. Cada molécula de adn es diferente
de otra por la secuencia, el orden en que están colocados
sus nucleótidos. Así, el adn de una rana, un pato y un
ser humano está formado por nucleótidos similares, pero
acomodados en secuencias diferentes. Aun entre organismos de la misma especie hay pequeñas discrepancias que
permiten distinguir a un individuo de otro. Si no fuera así,
todos los seres humanos seríamos como hermanos gemelos (figura 16).
Infográfico 2
Nucleosoma
El aDn se enrolla alrededor de un racimo de moléculas de histonas;
a esta estructura se le denomina nucleosoma.
Moléculas de histonas
(proteínas)
Solenoide: 30 nm
de diámetro
Nucleosomas:
10 nm de diámetro
adn
Gen
Cromosoma
(en metafase):
dos cromátidas
de 700 nm
de diámetro
cada una
Doble tira molecular
de 2 nm de diámetro
80
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
El adn es la molécula de la herencia, en él se codifica la información necesaria para el desarrollo y el funcionamiento de un organismo.
La estructura del adn se puede analizar en sus distintos niveles:
• La estructura primaria de un ácido nucleico consiste en la secuencia de nucleótidos que la conforman. Esta secuencia varía de
un organismo a otro.
• Al unirse las dos cadenas toman la forma de una doble hélice y se
forma la estructura secundaria.
• El adn de células procariontes tiene algunas diferencias con el
de las células eucariontes. En ambos casos el adn se asocia a
proteínas, con las que toma una conformación tridimensional
específica, es decir, una estructura terciaria. En el caso de los
eucariontes, el adn forma una estructura llamada nucleosoma,
la cual se observa al microscopio electrónico como un collar de
cuentas, en el que las proteínas, denominadas histonas, están envueltas por la molécula del adn (infográfico 2). El cromosoma
procarionte –es decir, bacteriano– suele ser circular y aunque se
llega a asociar con proteínas no forma nucleosomas.
Desarrolla competencias
actividad individual
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
CG
TA
1. Arma un modelo del adn con materiales que tú propongas. Puedes
usar popotes, clips, cartón, dulces, alambre, bolitas de papel, chaquira o cualquier cosa que tu creatividad te lleve a pensar.
2. Presenta tu modelo ante el grupo y explica sus componentes.
3. Al presentar tu modelo de manera oral, explica lo siguiente:
a. ¿Cuáles son los tres componentes de un nucleótido?
b. ¿Qué tipo de enlace existe entre las dos cadenas del adn?
c. ¿Cuál es el nombre del azúcar del adn?
d. ¿Cuántos pares de bases hay en una vuelta completa de la doble
hélice del adn?
e. ¿Por qué se dice que las cadenas del adn son antiparalelas?
f. En el adn, ¿cuál es la base nitrogenada que se aparea con la
timina?
g. ¿Quiénes descubrieron el modelo del adn?
h. ¿Qué función tiene el adn?
i. En tu opinión, ¿qué importancia tiene el adn?
Replicación del ADN
Una vez que se conoció el modelo de la estructura del adn, los
investigadores se preguntaban cómo se podía transmitir el mensaje
hereditario, de tal manera que se conservara para la siguiente generación y que los hijos mantuvieran las características de sus padres.
Llegaron a la conclusión de que cuando una célula se va a reproducir necesita duplicar su información genética. Es muy importante
que la información se conserve intacta, para que la célula hija pueda
conservar las características de la célula original. A este proceso de
copia mediante la cual se forma una nueva molécula de adn se le
llama replicación (figura 17).
El proceso de replicación se lleva a cabo en cuatro pasos:
Paso 1. Consiste en “desenrollar” dos cadenas para que cada una sirva
como molde para formar dos nuevas cadenas de adn. Para este paso
se requiere de la acción de la enzima helicasa, la cual se introduce
entre las dos cadenas y rompe los puentes de hidrógeno que existen
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TA
GC
TA
GC
TA
CG
C
TA
G
T
G
T
T
T
A
C
A
C
A
C
Vieja
GC
AT
GC
T
TA
GC
TA
G
C
TA
GC
Nueva
GC
TA
GC
GC
TA
GC
TA
GC
TA
Figura 17. Replicación del aDn.
81
BLOQUE 2
Cadena vieja
3´
adn
polimerasa
Enzima helicasa
para
célula
“hija” A
ADN
Topoisomerasa
5´
5´
Cadena nueva
Cadena nueva
Dirección de la
replicación
3´
para
célula
“hija” B
3´
ADN
Cadena vieja
5´
adn
polimerasa
Figura 18. Formación de las dos nuevas cadenas de aDn por la acción de las enzimas helicasa y aDn polimerasa.
entre ellas (figura 18). Para evitar el superenrollamiento en el resto de la molécula del adn, se lleva
a cabo la acción de las enzimas llamadas topoisomerasas, que cortan y pegan el adn evitando que
se enrolle demasiado. Se ha observado experimentalmente que en el caso del adn de una bacteria, la
duplicación se inicia en un sitio específico y luego
continúa en forma bidireccional; en cambio, en las
células eucariontes, debido a que el adn es más largo,
se producen varios puntos de duplicación simultánea, así que se van formando especies de burbujas
a lo largo de la cadena para acelerar el proceso.
Paso 2. Cada cadena va a servir como molde para que
en ella se coloquen nucleótidos y se forme una nueva
Desarrolla competencias
cadena complementaria. La enzima adn polimerasa
empieza a colocar los nucleótidos que corresponden
a la secuencia de la cadena del adn: donde hay guanina se añade citosina, donde hay adenina se coloca
timina. De esta manera se va formando una cadena
nueva de adn y se va uniendo a la cadena vieja.
Paso 3. La adn polimerasa “revisa” que no haya
errores.
Paso 4. Los nucleótidos de cada cadena forman
puentes de hidrógeno y la molécula toma la forma
de doble hélice. Se liberan dos moléculas de adn,
cada una conserva una cadena original y tiene otra
cadena nueva recién elaborada. Por este motivo se
dice que la replicación del adn es semiconservativa.
actividad individual
Explica la conformación química de los seres vivos a través
del conocimiento de la estructura y función de los bioelementos
y de las biomoléculas.
1. Anota la secuencia complementaria para la siguiente cadena de adn:
ATT C G A C C AT C A G CT AT G G GT AT C CT A G G C C AT
2. Elabora en tu cuaderno un diagrama en el que señales los pasos en la replicación del adn.
3. Demuestra, en el modelo del adn que elaboraste, la forma en que se lleva a cabo el proceso de replicación.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Obtención del ADN”, que
se encuentra en la Sección final (p. 213). Elabora un reporte del experimento realizado.
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Tema 5
Tema 6
adn
aRn
y síntesis de proteínas
Asume el reto
¿Sabes qué es un código? Es una especie de mensaje en clave.
1. Investiga y lleva a tu clase por escrito los siguientes códigos:
• El lenguaje de los sordomudos.
• La clave Morse para enviar mensajes telegráficos.
• La forma en que se escriben las notas musicales en un pentagrama.
2. Comenta con tus compañeros acerca de las características de un código y de lo que
se necesita para poder interpretarlo.
La molécula del adn contiene información valiosísima que determina la identidad
de cada organismo y es imprescindible para el desarrollo de sus funciones vitales. Sin
embargo, esa información no tendría sentido alguno si no pudiera ser interpretada, es
decir, descifrada para ser utilizada en la formación y fisiología de un ser vivo.
Se podría decir que el adn es un libro lleno de datos acerca de cómo construir
organismos: lagartijas, mariposas, seres humanos… Pero es necesario interpretar esta
información, para traducirla en formas, colores, diseños naturales, color de ojos, de
cabello, etc., y es aquí donde el ácido ribonucleico (arn) entra en acción.
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83
BLOQUE 2
La función del arn es interpretar la información codificada en el adn y
convertirla en las proteínas que se requieren en determinado momento en un
organismo, de acuerdo con sus características específicas.
El arn es un ácido nucleico, similar al adn. También está formado por
nucleótidos, pero en este caso el azúcar es ribosa y en las bases nitrogenadas, en
lugar de timina, hay uracilo, como puedes ver en los siguientes esquemas.
Ribosa y uracilo
O
CH2OH
C
H
O
OH
H
H
C
C
OH
OH
CH
HN
C
O
H
CH
N
H
Uracilo (U)
en el aRn
Ribosa
Figura 19. Las características del pelo de
cada organismo están determinadas por
su aDn.
Otra diferencia importante entre la molécula de adn y la de arn es que,
mientras que el adn tiene doble cadena, el arn solo tiene una y es mucho más
corta. Además, el adn solo se ubica en el núcleo de la célula y el arn puede
estar en diversas ubicaciones distribuido en la célula dentro y fuera del núcleo.
Existen tres tipos de arn: mensajero, de transferencia y ribosomal.
Por ejemplo, al formarse nuestro cabello, el arn interpreta la información
codificada en nuestro adn y produce la proteína queratina. El cabello tendrá las
características codificadas en nuestro adn, de manera que si lo heredamos rubio
y lacio, ese será el tipo de cabello que se produzca, pero si en nuestros genes está
escrito que tengamos cabello negro y rizado, esa información será transcrita y
aplicada fielmente por nuestro arn. En el caso de un perro, existen otras especificaciones en su adn para el tipo de pelaje que produzca (figura 19).
El arn lleva a cabo su función en dos etapas:
Transcripción. El arn mensajero ( arn m) obtiene la información contenida en el adn .
Traducción. Se interpreta dicha información y se construye una proteína
de acuerdo con las instrucciones codificadas y transcritas. Desde la época de
Watson y Crick, se llegó a la conclusión de que la información del adn fluye
de la siguiente manera:
adn
Replicación
Proteína
aRn
Transcripción
Traducción
En un principio se pensó que la información siempre fluía de esa manera y se
decía que este era el “dogma central de la biología molecular”. Sin embargo, en
la ciencia no existen verdades absolutas e inmutables, así que años más tarde se
demostró que también era posible que el arn fuera un molde para que se elaborara adn, es decir que una de las flechas de arriba puede ir en sentido contrario.
Este proceso lo llevan a cabo los retrovirus, como es el caso del que causa el sida.
adn
Replicación
84
Proteína
aRn
Transcripción
Traducción
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Desarrolla competencias
actividad individual
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
adn
aRn
C
A
G
T
Revisa el texto anterior y anota en tu cuaderno cinco diferencias entre
el ADN y el ARN. Puedes usar la siguiente matriz.
C
G
Cadena inactiva
de adn
G
C
Tipo de cadena
A
A
Bases
nitrogenadas
T
A
C
C
A
A
C
Tipos de azúcar
G
C
Ubicación
T
A
G
C
Función
A
A
C
A
G
C
A
aRn
polimerasa
C
T
A
T
Cadena activa
del adn
A
C
Transcripción del ADN
El adn contiene la información para producir unas 3 000 o más
proteínas diferentes. De acuerdo con estudios realizados por varios
científicos, se ha llegado a la conclusión, con algunas salvedades, de
que el segmento de adn que codifica para la síntesis de una proteína o de una cadena de proteína es un gen, o sea que el adn está
formado por varios miles de genes.
Cuando es necesario formar una proteína en particular, se produce una copia del segmento de adn, es decir, del gen que codifica
para esa proteína. Es como si tuviésemos un libro con mucha información pero del cual solo vamos a fotocopiar la página que nos
interesa en un momento dado. El primer paso para la transcripción
consiste en que el adn se abra para permitir ser copiado.
La enzima arn polimerasa va colocando los nucleótidos necesarios para formar una molécula de arn mensajero que sea
complementaria a la secuencia de adn que se está copiando.
Posteriormente se coloca una adenina donde haya timina, guanina
con citosina y uracilo donde haya adenina (figura 20).
Cuando se ha copiado el segmento de adn, el arn mensajero
se desprende, sale del núcleo y comienza sus funciones en el citoplasma. La molécula de adn se cierra de nuevo y permanece en
el núcleo.
A
T
A
A
A
C
G
G
C
5´
G
C
aRnm
G
transcrito
A
G
T
A
A
A
Al citoplasma
Figura 20. Transcripción del aDn.
Aminoácido
leucina
5´
3´
Enlaces
de hidrógeno
Traducción del ADN
Para la traducción, es decir, la interpretación del mensaje del adn, es necesaria la participación del arn ribosomal, el cual forma los ribosomas,
que es donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas. Asimismo, es muy
importante la participación de los arn de transferencia, los cuales tienen
forma de trébol. En una parte de la molécula hay un grupo de tres bases
llamado anticodón, y en otra parte de la molécula hay un sitio por el cual
puede unirse a un aminoácido, al cual va a transportar (figura 21).
En el infográfico 3, puedes ver el proceso con el que se lleva a
cabo la síntesis de proteínas.
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Anticodón
5´
GA A
CU U
Codón
aRnm
3´
Figura 21. aRn de transferencia.
85
BLOQUE 2
Infográfico 3
Traducción del aRn
A
U
G
C C
C
U
A
U
Ribosoma
U A C
aRn
mensajero
aRn
transmisor
Anticodón
G
G G
Paso 1
El aRn mensajero se coloca sobre un ribosoma y
se inicia la interpretación del mensaje.
Met
aRnt
entrante
Paso 2
La información del aRn mensajero se lee por
tripletes, es decir, por paquetes de tres letras; a
cada paquete de tres letras se le llama codón
o triplete.
Pro
Paso 3
Los aRn de transferencia acarrean aminoácidos
–componentes de las proteínas– y los van colocando en el orden establecido, de acuerdo con la
información que contiene el arn mensajero. En
cada codón del aRnm se va a colocar el aRnt que
tenga el anticodón correspondiente y colocará
el aminoácido que trae consigo; para cada
triplete hay un aRnt, así que cada aminoácido es
colocado de manera específica, de acuerdo con
el mensaje genético.
Pro
Paso 4
Aminoácidos Met
Los aminoácidos acarreados y colocados en el
ribosoma se van uniendo por enlaces peptídicos
y dan lugar a la cadena de proteína.
U
A
U
Paso 5
Cuando termina de interpretarse el mensaje, la
proteína se libera del ribosoma.
A U A
Pro
Péptido creciente
(proteína)
Glosario
86
Met
Tir
Codón. Conjunto de tres bases (triplete) del aRn mensajero, que codifica la información para un aminoácido
determinado.
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Hagamos ahora una analogía para entender mejor el proceso anterior. Imaginemos
que el adn se corresponde con los planos para construir todos los edificios y las casas
de una ciudad:
• En un momento dado se va a construir una casa y el arquitecto (arn mensajero)
va a las oficinas centrales (núcleo) y obtiene una copia de los planos que necesita.
• La copia se utiliza para saber el orden en que deben colocarse los componentes de
la casa.
• Los albañiles (arn de transferencia) se encargan de acarrear los ladrillos que hagan
falta y los van colocando en el orden que les indican los planos.
• Cada albañil se especializa en acarrear un tipo determinado de ladrillos.
• La construcción se lleva a cabo en un lote o terreno (arn ribosomal).
• Al final se obtiene una casa (proteína), elaborada de acuerdo con los planos originales.
Desarrolla competencias
actividad individual
Explica la conformación química de los
seres vivos a través del conocimiento
de la estructura y función de los
bioelementos y de las biomoléculas.
1. Piensa en otra analogía que pudieras utilizar para explicar el proceso de la síntesis de
proteínas a partir de la información del adn y escríbela a continuación.
E l mundo que te rodea
¿Conoces el ballet clásico,
donde bailarines y bailarinas
parecen más que bailar, flotar?
Para ser un profesional de la
danza y poder bailar clásicos
como el Lago de los cisnes o
Giselle, se requieren muchos
años de estudio, dedicación y
práctica constante y diaria. Hoy
se sabe que hay dos genes que
predisponen a una persona al
baile. Uno de los genes es el
que transporta serotonina –neurotransmisor relacionado con
las emociones y los estados de
ánimo– y el otro es receptor
de vasopresina –hormona que
tiene que ver con la capacidad
de relacionarnos socialmente.
2. Completa el siguiente cuadro sobre los tres tipos de arn.
Tipo de aRn
Función
Mensajero
Transferencia
Ribosomal
Código genético
En el proceso de interpretación de la información del adn la célula tiene su propia clave
o código para determinar qué aminoácidos deben colocarse para armar una proteína
determinada. Esa clave está en el mensaje del adn, ya que de acuerdo a los tripletes o
codones que se van leyendo se van colocando los aminoácidos correspondientes.
Uno de los grandes retos que enfrentaron los científicos tras el descubrimiento del
adn fue determinar la forma en que se podía interpretar el código genético, es decir,
saber qué aminoácidos se colocan en una proteína a partir de una secuencia determinada de adn.
Los principales responsables de descifrar este código fueron Marshall Nirenberg (1927-2010) y Heinrich Matthaei (1929), quienes en 1961 realizaron los
primeros experimentos que condujeron a la interpretación del código genético
(cuadro 4).
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87
BLOQUE 2
CUADRO 4. CÓDIGO GENÉTICO
U
U
UUU
U U C Fenilalanina
UUA
UUG
Leucina
C
UCU
UCC
UCA
UCG
Serina
UAU
Tirosina
UAC
U A A Código de
U A G terminación
C
CUU
C U C Leucina
CUA
CUG
CCU
C C C Prolina
CCA
CCG
CAU
Histidina
CAC
A
AUU
A U C Isoleucina
AUA
A U G Metionina (inicio)
ACU
ACC
ACA
ACG
GUU
G U C Valina
GUA
GUG
GCU
G C C Alanina
GCA
GCG
G
Este código tiene las siguientes características:
• Consiste en 64 tripletes que corresponden a los 20 aminoácidos, por lo tanto algunos aminoácidos tienen dos o
más codones que los codifican. Por esta característica se
dice que el código es redundante o degenerado.
• Cada codón codifica para un aminoácido determinado,
lo que significa que el código no es ambiguo.
• Existen un codón de inicio y tres codones de terminación.
Estos últimos no codifican para ningún aminoácido.
• El código es universal porque todos los seres vivos que
hay en nuestro planeta responden de la misma manera
a las instrucciones del adn. Esto refuerza la idea de que
todos los seres vivos tenemos un origen común.
Desarrolla competencias
actividad grupal
En parejas, resuelve el siguiente problema relacionado con la
aplicación del código genético.
1. Interpreta el mensaje genético siguiente anotando la secuencia de arn mensajero que se obtendría en el proceso
de transcripción.
TAC GAC CAA TTC GCG ACA CCC CAT CTA TCC CTA ACT
2. Anota la secuencia de aminoácidos que se obtendría al
traducir el mensaje. Para contestar es necesario que consultes el cuadro 4.
88
A
U G U Cisteína
UGC
U G A Código de
terminación
U
C
A
G
U G G Triptófano
CGU
C G C Arginina
CGA
CGG
U
C
A
G
AAU
Asparagina
AAC
A G U Serina
AGC
AAA
Lisina
AAG
A G A Arginina
AGG
U
C
A
G
GAU Á c i d o
G A C aspártico
GGU
G G C Glicina
GGA
GGG
CAA
Glutamina
CAG
Treonina
G
GAA Á c i d o
G A G glutámico
U
C
A
G
¿Cómo se interpreta el código genético? Imaginemos que
las primeras bases de una cadena de adn contienen el siguiente mensaje: TTC CCG; al transcribirse esa información
en el arn mensajero se colocarían las bases complementarias,
AAG GGC, y posteriormente podemos buscar en el código
genético a qué aminoácido corresponde cada triplete.
La interpretación del código genético ha sido un gran
avance para la ciencia y en él se basan las aplicaciones de
la biotecnología actual, ya que ahora podemos saber qué
mensaje genético se necesita para la síntesis de determinada proteína, como la insulina, y así, con técnicas muy especializadas, desarrollar microorganismos que la elaboren
para usos médicos.
Explica la conformación química de los seres vivos a través del conocimiento de la estructura
y función de los bioelementos y de las biomoléculas.
3. Ejercita resolviendo estos otros mensajes del
adn. Establece un concurso para ver quién logra descifrarlos más
rápidamente.
Mensaje 1:
TAC CGC ACG TTA ATA CAC GG ACC CCA AA ATT
Mensaje 2:
TAC CGA GGC ACA CCG AGA CAG CTA CCC AGG ACT
Mensaje 3:
TAC AA CGC TTA CGA CGG ATA ACC TCG CCT ATC
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IDENTIFICAS LAS CARACTERÍSTICAS
Y LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
Lee
Mapa genético de los mexicanos
Los investigadores del Instituto Nacional de Medicina Genómica (Inmegen)
analizaron la composición genética de
300 pobladores mestizos e indígenas
de varias regiones de México.
Descubrieron que la población es “sustancialmente diferente” de las otras tres
poblaciones ancestrales o subgrupos
genéticos que se conocen hasta ahora:
el yoruba de África, el chino y el japonés
de Asia y el caucásico europeo. “Cuando
nos preguntamos si podríamos incorporar el genoma que estudió el Proyecto
Internacional del HapMap –que analizó
la variación genética de las tres poblaciones ancestrales– a nuestra población,
la respuesta fue: “No”, explicó a bbc
Ciencia el doctor Gerardo Jiménez-Sánchez, quien dirigió el estudio.
“Nos dimos cuenta de que sería extraordinariamente costoso utilizar toda esa información porque tendríamos que sumar las
tres poblaciones para tener una cobertura
de suficiente resolución que nos permitiera encontrar genes asociados a enfermedades en México”, agrega.
Variaciones únicas
Tal como señala la investigación publicada
en Proceedings of the National Academy of
Sciences (Actas de la Academia Nacional
de Ciencias de Estados Unidos, pnas, por
sus siglas en inglés), los científicos del
Inmegen decidieron trazar el propio mapa
genético de la población mexicana para
poder comparar esa información con la de
otros genomas conocidos y buscar genes
relacionados a enfermedades. El verdadero
reto ahora es saber cómo prevenimos el
cáncer de mama, cómo identificamos a
personas que tengan mayor predisposición
a la influenza o a la hepatitis. Es decir,
cómo cambiamos la vida y mejoramos la
salud de los mexicanos.
Por ejemplo, en un estudio reciente
llevado a cabo en Asia se identificó
una característica genética que revela
la susceptibilidad de los asiáticos a la
hepatitis B. Otros estudios han identificado a personas con predisposición
genética al virus vih 1 –responsable de
la mayoría de los casos de sida– y a la
enfermedad de Kawasaki –un trastorno
infantil que causa inflamación en los
vasos sanguíneos–, que se presenta con
más frecuencia en Japón.
“Esta investigación es un catálogo de las
variaciones genéticas más frecuentes en
los mexicanos –afirma el doctor Jiménez-Sánchez– y es un instrumento que
nos permitirá encontrar genes asociados
a las enfermedades humanas con mucho
mayor eficacia y menor costo”. El enfoque, agrega el investigador, ahora se
concentrará en dos grupos de enfermedades: las comunes; es decir, aquellas
que padece un considerable número de
personas en el mundo, como diabetes,
obesidad, hipertensión y cáncer, entre
otras; y las enfermedades frecuentes,
que son aquellas que han mostrado
alguna particularidad en los mexicanos.
“Por ejemplo –dice el científico– sabemos que el cáncer de mama se presenta
en promedio en México diez años antes
que en la población caucásica. Y esto
nos permite pensar que hay variaciones
genéticas en esta población que predisponen a esta enfermedad”, agrega.
Predisposición a infecciones
Con el reciente brote de gripe porcina,
que afectó principalmente a México,
muchos científicos se preguntaron por
qué en este país el brote había sido
mucho más letal que en otros países.
Aunque, tal como señala el doctor Jiménez-Sánchez, todavía es muy pronto para
establecer que una variación genética podría ser responsable de la tasa
de mortalidad en México, pero quizás
algún día se encontrará una explicación.
“Las enfermedades infecciosas como la
influenza tienen un componente genético y uno ambiental. De tal forma que si
hemos encontrado genes de la diabetes
y la obesidad –como ha ocurrido en
otras partes del mundo– no veo por qué
no podamos encontrar variaciones que
hacen a las personas más susceptibles
a una enfermedad viral o que generan un comportamiento diferente, como
la muerte en el caso de la influenza
AH1N1”, explica el investigador.
Todavía faltan muchas más investigaciones para poder llegar a ese objetivo, dice el científico, pero este estudio
sentará la base para pasar de un nivel
descriptivo de la población mexicana a
un nivel práctico que permita identificar
genes asociados a enfermedades comunes y producir medicinas para tratar esas
enfermedades.
Fuente: bbc Mundo. En: www.bbc.co.uk/mundo/ciencia_tecnologia/2009/05/090512_
genoma_mexicano_men.shtml
Resuelve en tu cuaderno según la lectura anterior.
1. ¿Qué beneficios brinda la obtención del mapa genético de los mexicanos?
2. ¿De qué manera ayuda el conocer el mapa genético de los mexicanos en la prevención y predisposición
de las personas a ciertas infecciones y enfermedades, como la influenza AH1N1?
3. E
labora un informe escrito acerca de la importancia de la elaboración de mapas genéticos y de otras
aplicaciones de la genética basadas en el descubrimiento del código genético.
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89
Evaluación sumativa
Heteroevaluación
Realiza los siguientes ejercicios y muestra tus respuestas al docente.
Horizontales
1. A
zúcar monosacárido que se
encuentra en las frutas.
2. Símbolo químico de un elemento que debe consumirse
en bajas cantidades para evitar el riesgo de la hipertensión
arterial.
3. Lípido esteroide que se encuentra en alimentos como el
huevo o la carne grasosa.
4. Á
cido nucleico que participa
en la síntesis de proteínas.
5. C
omponente o monómero de
las proteínas.
6. T
ipo de vitamina que es soluble
en grasas, como la vitamina A.
Verticales
7. Polisacárido estructural que
forma parte de las hojas de las
plantas.
8. M
olécula que forma el 63%
del cuerpo humano.
9. Tipo de enlace que se forma
entre dos aminoácidos en una
proteína.
10. Proteína que tiene función
hormonal y controla el nivel
de azúcar en la sangre.
1.
7.
8.
9.
10.
2.
3.
4.
5.
6.
Autoevaluación
I. Elabora en una hoja aparte un mapa conceptual o mental de las características de los seres vivos.
II. Resuelve los siguientes problemas en tu cuaderno.
1. Se analizó el adn de un erizo de mar y se encontró que tenía 18% de guanina. Calcula qué porcentaje
de timina tiene, considerando la forma en que se aparean las bases nitrogenadas y que entre las
cuatro deberán sumar 100%.
2. En las personas que padecen un tipo especial de anemia hay un cambio en la secuencia de adn que
codifica para la hemoglobina. En un determinado triplete, la secuencia CTC está cambiada por CAC.
Señala cuál sería la secuencia de arn correspondiente a esos tripletes, y a partir de esa información
determina cuál aminoácido debe tener la hemoglobina normal y cuál tiene la hemoglobina deficiente.
III. Escribe cinco consejos que le darías a un amigo para que tenga una alimentación adecuada.
90
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IV. Reflexiona y responde en tu cuaderno las siguientes preguntas acerca de tu desempeño en el
bloque.
1. ¿En qué actividad se te presentaron más dificultades?, ¿qué estrategias tomaste para superarlas?
2. ¿Qué actividades te resultaron más interesantes?
3. ¿Cómo te sentiste trabajando en equipo?, ¿por qué?
Instrumentos de evaluación
I. Realiza las siguientes actividades.
1. Ahora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se
te planteó al inicio (p. 51).
2. Trata de resolver el problema.
3. F
íjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad
de que fortalezcas las competencias adquiridas.
II. U
tiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que
alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego,
consulta la siguiente escala.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Comprende las
características distintivas
de los seres vivos.
Explicas claramente
las características
distintivas de los seres
vivos.
Identificas, con algunas
dificultades, las
características distintivas
de los seres vivos.
No identificas cuáles
son las características
distintivas de
los seres vivos.
Explica la conformación
química de los seres
vivos a través del
conocimiento de
la estructura y función
de los bioelementos y
de las biomoléculas.
Explicas correctamente
la conformación química
de los seres vivos,
la estructura y función
de los bioelementos
y de las biomoléculas.
Reconoces, con
algunas dificultades,
la conformación química
de los seres vivos, la
estructura y función de
los bioelementos
y de las biomoléculas.
No reconoces
la conformación química
de los seres vivos, la
estructura y función de
los bioelementos y
de las biomoléculas.
Valora el papel de
los bioelementos
y las biomoléculas
como componentes
importantes en la
nutrición humana.
Valoras plenamente
el papel de los
bioelementos y
las biomoléculas
como componentes
importantes de la
nutrición humana.
Reconoces, con algunas
dificultades, el papel
de los bioelementos
y las biomoléculas
como componentes
importantes en la
nutrición humana.
No reconoces el papel
de los bioelementos
y las biomoléculas
como componentes
importantes en la
nutrición humana.
Valor
9
6
3
Total:
Escala
Excelente:
Bien:
Regular:
Insuficiente:
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8-9
6-7
4-5
1-3
91
Desempeños del estudiante
Bloque 3
Reconoces la célula
como unidad de la vida
Bloque 2
Identificas las características
y los componentes
de los seres vivos
• Reconoce la célula como la unidad
fundamental de los seres vivos.
• Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
Bloque 3
Bloque 4
Reconoces la célula
como unidad de la vida
Describes el metabolismo
de los seres vivos
Continúa...
Competencias a desarrollar
•
•
•
•
•
Elige las fuentes de información más relevantes para establecer la
interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en
contextos históricos y sociales específicos.
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología
en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus
comportamientos y decisiones.
De manera general o colaborativa, identifica problemas, formula
preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para
responderlas.
Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación para
obtener, registrar y sistematizar información para responder a preguntas
de carácter científico, consultando fuentes relevantes y/o realizando
experimentos pertinentes.
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento
con hipótesis previas y comunica sus conclusiones aportando puntos
de vista con apertura y considerando los de otras personas de manera
reflexiva.
•
•
•
•
•
Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción del
conocimiento explicitando las nociones científicas para la solución de
problemas cotidianos.
Trabajando en equipo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos
relativos a las ciencias biológicas.
Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y
ecológica de los sistemas vivos.
Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y
equipos en la realización de actividades de su vida cotidiana enfrentando
las dificultades que se le presentan siendo conscientes de sus valores,
fortalezas y debilidades.
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas
de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando
experimentos pertinentes.
Introducción
Objetos
de aprendizaje
La célula
Teoría celular
Teorías de la evolución celular
Tipos celulares:
- procariota
- eucariota
Estructura y función de las células
procariota y eucariota
L
a célula es una maravilla que ha atrapado la atención de
muchos investigadores a lo largo de la historia. Parece
increíble pensar en que una estructura tan diminuta tenga
tanta importancia como para ser estudiada; sin embargo, gracias a los avances
en el estudio de la célula se han podido hacer descubrimientos de gran
trascendencia que nos han permitido empezar a comprender el verdadero
origen de muchas enfermedades, los procesos de reproducción, la forma en que
se produce el envejecimiento y mucho más…
En este bloque conoceremos acerca de la célula, de los pasos que llevaron
a descubrir su función en los seres vivos y las teorías que se han desarrollado
acerca del origen de la vida y de las primeras células. Luego nos adentraremos a
conocer los organelos que las forman y la relación de cada uno de ellos con los
procesos que se llevan a cabo en todo el organismo.
A continuación te presentamos los contenidos que estudiaremos en este
bloque organizados en un mapa conceptual.
Células eucariotas:
- célula vegetal
- célula animal
Célula
Procesos celulares
se explica por la
se han formulado
es de diferentes
está formada por diversos
teoría
celular
teorías sobre
su origen
tipos
componentes
que maneja postulados de
entre ellas
estructura
función
origen
94
evolución
química
panspermia
hidrotermal
procarionte
eucarionte
núcleo
citoplasma
membrana y
derivados
organelos
citoplasmáticos
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Para comenzar...
Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario
que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has
adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos
aspectos que no conoces o dominas para enfocar tu estudio.
Conocimientos
Resuelve en tu cuaderno lo que se te solicita a continuación.
1. Escribe la definición de la célula.
2. Anota tres ejemplos de organismos que tengan células.
3. Explica la diferencia entre célula procarionte y eucarionte.
4. Anota el nombre de cinco componentes que forman parte de una célula.
5. Describe tres tipos de microscopios con los que podemos observar las células.
Habilidades
I. Realiza en una cartulina un mapa mental sobre las teorías del origen de la vida.
II. Dibuja en tu cuaderno tres tipos de células que conozcas.
Actitudes y valores
Responde en tu cuaderno a partir de tus criterios personales.
1. Expón tus puntos de vista acerca del origen de la vida.
2. Explica tu opinión acerca de la importancia del trabajo de los científicos, que
estudian, entre otras cuestiones, las células.
3. ¿Qué valor tiene el trabajo colaborativo? Nombra tres ventajas de trabajar en
equipo con tus compañeros.
Actividades
de enseñanza
Lluvia de ideas para recuperar
los conocimientos del alumnado
sobre el concepto de célula.
Explicación, con apoyo
audiovisual, de la importancia
de la célula como unidad de
la vida que permite la existencia
de todos los organismos.
Investigación documental
sobre el proceso histórico en el
cual se originó la teoría celular y
sus postulados básicos: unidad de
estructura, de función y de origen.
A partir de la pregunta
¿cómo se originó la vida?,
recuperar y comparar las
nociones del alumnado sobre
las teorías actuales y las
concepciones de culturas
indígenas ancestrales.
Consulta, en diferentes medios,
sobre las teorías actuales que
explican el origen de las primeras
células, y la validez de cada una.
Debate sobre el tema del origen
de la vida; explicación de los
fundamentos de las teorías que
se proponen describir el proceso
de evolución celular.
Identificación, mediante
imágenes, de los diferentes
tipos de células procariotas
y eucariotas, y de las
características básicas de ambas.
Investigación documental
sobre los procesos de evolución
de la célula procariota a la
eucariota.
Actividad experimental
para observar y distinguir
similitudes y diferencias entre
las células de organismos
procariontes, animales y
vegetales.
Continúa...
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95
Actividades
de enseñanza
Organizador gráfico donde
se identifiquen, con apoyo
de imágenes reales, los distintos
tipos de células del cuerpo,
y se destaquen su diversidad
de formas y estructuras.
La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que
trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean,
pues con cada una de estas puedes saber si estás adquiriendo cada uno de esos
desempeños.
Actividad experimental
para la observación de algunas
funciones celulares.
a. Reconoce la célula como la unidad fundamental de los seres vivos.
b. Analiza las características básicas, el origen, la evolución, los procesos y la clasifi-
Explicación de la estructura
y la función de los componentes
de la célula eucariota: membrana,
citoplasma, núcleo, organelos
sin membrana, organelos con
membrana, citoesqueleto.
Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los
elementos para resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste
en que leas con atención el caso que se plantea y respondas las preguntas que le
siguen en tu cuaderno.
Explicación de los procesos
básicos que tienen lugar en la
célula: transporte de sustancias,
comunicación, reproducción,
elaboración y transporte de
biomoléculas, almacenamiento
y procesamiento de sustancias,
procesos energéticos,
movimiento.
Preguntas para valorar
la habilidad de relacionar
los componentes celulares
con su función y con los procesos
orgánicos específicos en que
intervienen.
Actividad integradora
para investigar el promedio de
vida de distintos tipos celulares y
por qué unos poseen tiempos de
vida cortos con reemplazamiento
y otros no; presentación de
reportes con los criterios
requeridos y plenaria grupal.
96
Problema
cación de las células.
Un atleta en acción
Joaquín es un estudiante de bachillerato que
ama el futbol. Desde pequeño lo ha practicado y
ahora participa en el equipo representativo de su
escuela. Justo el día de la gran final, el partido más
importante de la temporada, participó en el primer
tiempo, pero luego comenzó a sufrir calambres y
tenía la pierna paralizada. Su entrenador le dio
masaje y así pudo mejorar su movilidad. Volvió al
partido, pero sufrió un choque que le produjo una
herida abierta en el brazo, y lo dejó aturdido por el
golpe. ¡Todo estaba saliendo mal! Se sentía desesperado porque tenía muchas esperanzas de ser el
héroe del partido y, sin embargo, había tenido que
salir en camilla de la cancha, con dolor en todo el
cuerpo, con el temor de haberse fracturado algún
hueso, o haber pescado una infección en la herida.
Finalmente su equipo ganó, y a pesar de no haber
podido participar como él lo deseaba, sus amigos
decidieron darle el trofeo que habían obtenido,
considerando su esfuerzo y su entrega al equipo.
b1. ¿Por qué suceden los calambres?
a2. Los calambres actúan sobre las células musculares. ¿Qué forma presentan
este tipo de células?
b3. ¿Qué organelo proporciona energía a las células musculares, y permite que
se muevan?
a4. ¿Qué células fallan cuando te encuentras aturdido o desmayado?
a5. ¿Los huesos tienen células? Explica tu respuesta.
b6. L
as bacterias pueden entrar a una herida y causar una infección. ¿Qué diferencias existen entre las células humanas y las bacterias?
a7. La sangre que sale de una herida lleva células. ¿Qué tipos de células hay en
la sangre?
b8. ¿Cuál célula es más evolucionada, una bacteria o una célula humana? Explica
tu respuesta.
b9. ¿Cómo surgieron las células? ¿Han existido siempre?
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Autoevaluación
Cuando hayas concluido este bloque:
1. Contrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre
todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su docente.
2. R
econoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Reconoce la célula como la
unidad fundamental de los
seres vivos.
Reconoces claramente
la célula como unidad
fundamental de los
seres vivos.
Identificas con
algunas dificultades
la célula como unidad
fundamental de los
seres vivos.
No identificas la
célula como unidad
fundamental de los
seres vivos.
Analiza las características
básicas, el origen, la
evolución, los procesos y la
clasificación de las células.
Explicas correctamente
las características
básicas, el origen,
la evolución y la
clasificación de las
células.
Reconoces, con
algunas dificultades las
características básicas,
el origen, la evolución
y la clasificación de las
células.
No reconoces
las características
básicas, ni el origen,
la evolución y la
clasificación de
las células.
Valor
6
4
2
Total:
3. Suma el total de aciertos de esta rúbrica. Luego, consulta la siguiente escala.
Escala
Excelente: 5-6
Bien:
3-4
Insuficiente: 1-2
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas
trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje
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97
TemaTema
1
1
Para
Temacomenzar...
previo
La célula. Teoría
Tema actual
celular
Tema 2Tema 1
Tema 3
Tema 1
TeoríasTema
de laposterior
evolución celular
Tipos celulares:
Tema posterior
procariota y
eucariota
Continúa...
Continúa...
Asume el reto
Organizados en equipos de cuatro, llevan imágenes que obtengan de Internet o fotocopias de un libro, donde se muestre cómo son las células humanas:
•
•
•
•
•
•
•
Musculares.
Sanguíneas.
Espermatozoides.
Óvulos.
Cardiacas (del corazón).
Epiteliales (de la piel).
Hepáticas (del hígado).
Con estas imágenes elaboren un collage y explíquenlo a su profesor. Utilicen los trabajos para ambientar su salón de clases en el transcurso de este bloque.
Como has podido observar, al realizar la actividad anterior, nuestro cuerpo está formado por diversos tipos de células: sanguíneas, musculares, nerviosas, reproductoras,
etc. Todo el organismo humano es un enorme conjunto de células que trabajan en
armonía para mantenernos con vida.
Nuestra vida misma se origina a partir de una célula, resultado de la unión de un óvulo y un espermatozoide. Esta se multiplica y las células resultantes se van diferenciando
para dar lugar a cada uno de nuestros tejidos. Así, todas nuestras células son parecidas,
por ser nuestras, pero cada una toma la forma que le corresponde para cumplir su función dentro de nuestro organismo.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
No solo los seres humanos, sino todos los seres vivos, estamos formados por células
(figura 1). Lo más interesante es que una célula desarrolla todas las funciones de un
ser vivo: respirar, crecer, reproducirse… Así que si entendemos el funcionamiento de
una célula podremos comprender cómo funciona todo nuestro organismo.
En la actualidad se sabe mucho acerca de las células, de sus formas, de su fisiología
e importancia, sin embargo, cabe mencionar que no siempre ha sido así. En el pasado,
cuando fueron descubiertas, la gente veía las células como una mera curiosidad de la naturaleza, y nadie sospechaba que las plantas, los animales o los seres humanos estuviesen
formados por células o que estas tuvieran alguna función de interés para ser analizada.
El conocimiento acerca de las células nació en la época de Anton van Leeuwenhoek
(1632-1723), un tallador de lentes holandés que construyó su propio microscopio. Él
se encerraba en su taller por horas y horas, y observaba todo lo imaginable e inimaginable: agua sucia, cabellos, esperma, sangre, insectos, pestañas… Así, se asomó por
primera vez a un mundo hasta entonces desconocido y logró observar gran cantidad
de células de diversos colores y formas. Él registró todas sus observaciones en cuadernillos que después entregó a los miembros de la Royal Society de Londres, quienes,
si bien al principio no confiaban mucho en sus descubrimientos, posteriormente, al
comprobar la importancia de sus observaciones, lo animaron a seguir adelante con sus
investigaciones y lo nombraron miembro honorario en 1680.
Cabe mencionar, no obstante, que no fue Leeuwenhoek quien le dio su nombre a la
célula, ya que unos años antes, en 1665, Robert Hooke (1635-1703), al realizar finos
cortes de corcho y observar las pequeñas celdillas que lo formaban, utilizó por primera
vez este término para referirse a ellas.
A partir de los descubrimientos de Leeuwenhoek, otros científicos fueron haciendo observaciones y descubrimientos relacionados con las células. Así, por ejemplo,
en 1691 el anatomista y biólogo italiano Marcello Malpighi (1628-1694) observó los
vasos capilares y los tejidos formados por células.
La información que a través de los años se fue acumulando acerca de las células
comenzó a integrarse en el siglo xix, unos 200 años después de su descubrimiento.
En 1831, el botánico escocés Robert Brown (1773-1858), mientras estudiaba las hojas de orquídeas, descubrió que sus células tenían una mancha oscura en su interior
a la que nombró núcleo, ya que intuía que era la parte más importante de la célula.
Por aquella época, en 1835, el biólogo francés Félix Dujardin (1801-1860) observó
en organismos unicelulares una sustancia gelatinosa, que les permitía desplazarse, y la
llamó sarcoda. Esta sustancia recibiría más adelante el nombre de protoplasma.
Las aportaciones más importantes referentes a las células se deben al botánico alemán Matías Jacob Schleiden (1804-1881) y al zoólogo Theodor Schwann (1810-1882),
también de origen alemán. En alguna ocasión ellos se reunieron a conversar acerca de
sus investigaciones, ya que eran colegas y amigos, y cayeron en la cuenta de que había
algo en común en sus trabajos de investigación, y es que los dos trabajaban con células:
vegetales el primero y animales el segundo. Se plantearon entonces la hipótesis de
que tal vez todos los seres vivos, plantas, animales, estaban formados por células, y
que estas eran la unidad fundamental de la vida.
Decidieron profundizar en sus observaciones, visitar uno el laboratorio del otro
para corroborar su hipótesis y al descubrir la similitud entre las células vegetales y
animales establecieron la teoría celular, la cual fue publicada en 1839 por Schwann.
Los principios fundamentales de esta teoría son:
1. Todo organismo está formado por una o más células, es decir que la célula es la
unidad anatómica de los seres vivos (unidad de estructura).
2. La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos; esto significa que es la unidad
más pequeña que tiene las propiedades de la vida (unidad de función).
Figura 1. Todos los seres vivos, sean
árboles, hongos, insectos, estrellas
de mar, microorganismos… estamos
constituidos por células.
Posteriormente, en 1858, el médico alemán Rudolf Virchow (1821-1902) la complementó con el tercer principio fundamental, que dice:
3. Toda célula proviene de otra célula preexistente. Este postulado se relaciona con los
procesos de reproducción (unidad de origen).
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99
BLOQUE 3
R etrato
Anton von Leeuwenhoek. Nacido en Delft, Holanda, este naturalista observó por primera vez una
célula ampliada en su lente. Sus instrumentos le permitieron realizar descubrimientos de gran
importancia, como la identificación y catalogación de protozoos, bacterias, infusorios, glóbulos
de la sangre, espermatozoides, los ciclos vitales de los insectos, entre otros.
La teoría celular tuvo y tiene una gran importancia, porque nos
demuestra que todos los seres vivos tienen algo en común: están
formados por unidades similares en estructura y función. Es por ello
que la teoría celular es uno de los pilares de la biología que unifica
a todos los seres vivos.
Actualmente, los avances de la tecnología, el desarrollo de microscopios cada vez más potentes y de técnicas de tinción muy
especializadas, nos han permitido descubrir los diferentes organelos que se encuentran dentro de la célula, conocer sus funciones,
sus alcances y posibilidades, y no dejamos de asombrarnos por las
maravillas que hemos podido descubrir dentro de cada pequeña
estructura llamada célula (figura 2).
Reconoce la célula como la unidad fundamental
de los seres vivos.
Figura 2. Existen diferentes tipos de microscopios modernos,
muchos muestran imágenes fluorescentes, algunos utilizan
rayos láser y otros más un haz de electrones que puede
aumentar la imagen hasta un millón de veces. Estos
instrumentos han facilitado el estudio de la célula.
Desarrolla competencias
actividad individual
Realiza una línea del tiempo en la que ubiques los acontecimientos relacionados con el descubrimiento de la célula y el desarrollo de la teoría celular. Busca información para complementar la que encuentras
en este texto e ilustra tu trabajo. Entrégalo por escrito a tu profesor.
Quiero saber más…
Para tener más información acerca de la célula consulta la página:
http://www.youtube.com/watch?v=IKcK29LwY8g&feature=related
Glosario
100
Técnicas de tinción. Métodos para teñir una sustancia microscópica y así lograr visualizarla.
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Tema 1
La célula. Teoría celular
Tema 2
Teorías de la
evolución celular
Tema 3
Tema 4
Tipos celulares:
procariota y
eucariota
Estructura y función
de las células
procariota y eucariota
Continúa...
Asume el reto
Reflexiona acerca de cómo surgió la vida y resuelve lo siguiente:
1. Prepara un caldo de pollo o de res, y déjalo destapado en un lugar tibio durante tres días.
2. Observa si se ha puesto turbio y de ser posible toma una gota de tu caldo y obsérvala
al microscopio.
3. Anota tus observaciones y explica el posible origen de los microorganismos que
encuentres.
Uno de los postulados de la teoría celular, que hemos revisado en el tema anterior, nos
señala que “toda célula proviene de otra célula preexistente”. Esto significa que la vida
procede de la vida. Sin embargo, ante esta afirmación, surge la pregunta: ¿Y de dónde
surgió la primera célula? ¿Cuál fue el origen de la vida?
Estas preguntas han existido en la mente del ser humano desde mucho tiempo
atrás. A lo largo de la historia ha habido diversas explicaciones acerca de cómo se
formaron los primeros seres vivos. En la época de los griegos, por ejemplo, se pensaba
que alguna “fuerza vital” podía animar la materia inerte, dando vida a ranas o lombrices a partir del lodo, y así nació la teoría de la generación espontánea. Esta teoría
persistió por cerca de 2 000 años. En la época que se inventó el microscopio, había
aún partidarios de esta teoría y se generaron grandes polémicas acerca de si un caldo
nutritivo podía transformarse y generar microorganismos por sí mismo o si se contaminaba con microorganismos que venían del aire.
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101
BLOQUE 3
Vapor
Cuello
de cisne
Líquido o
caldo nutritivo
1
2
3
Aspiración de aire
El líquido
permanece
estéril
El cuello
está cortado
Las gotitas de
agua retienen las
partículas de polvo
Aparición de
los microbios
5
4
Figura 3. El experimento de Pasteur consistió en diseñar un matraz de cuello de
cisne donde colocó dentro un caldo nutritivo que había hervido hasta esterilizarlo.
Al enfriarse el caldo, el aire podía entrar al matraz, pero los microorganismos que
venían en él se quedaban atrapados en el cuello del matraz y no lograban llegar al
caldo nutritivo, que se mantenía intacto. Y así se ha mantenido por muchos años,
lo que demostró de manera definitiva que no hay generación espontánea.
Amoniaco
Metano
Gases calientes
Atmósfera primitiva hidrógeno
Rayos
ultravioleta
Lluvia
Relámpagos
Volcanes
Lava
Materia orgánica
Vapor de agua
Lagunas someras
Figura 4. Condiciones de la Tierra primitiva.
102
Condensación de
materia orgánica
Todas estas discusiones quedaron resueltas
cuando en 1862 el químico francés Luis Pasteur
(1822-1895) demostró con su matraz cuello de
cisne que la vida solo proviene de la vida, y que
un caldo nutritivo no desarrolla microorganismos a menos que estos penetren desde el aire y
se reproduzcan en él (figura 3).
Así, la teoría de la generación espontánea,
según la cual la fruta, el lodo, la basura o los
caldos podían generar por sí solos nueva vida,
quedó descartada.
A partir de entonces, a finales del siglo xix,
dio inicio el desarrollo de las teorías actuales
que explican el origen de la vida.
Teoría de la síntesis
abiótica o evolución química
Una de las teorías de mayor impacto para explicar el origen de la vida ha sido la del bioquímico
ruso Alexandr Ivánovich Oparin (1894-1980),
quien en 1924 publicó su libro El origen de la
vida. En este libro Oparin desarrolló una hipótesis nueva para resolver este antiguo problema,
que consistía en señalar que en la Tierra primitiva (figura 4), recién formada, se habían producido los primeros compuestos químicos y que al
combinarse habían dado lugar a un nivel de organización más alto, hasta llegar a la formación
de las primeras células vivas. Esta teoría hacía
referencia a un proceso llamado evolución molecular, que se había iniciado con moléculas simples y
luego había dado lugar a estructuras cada vez más
y más complejas.
Oparin se basaba en el hecho de que existían
evidencias que indicaban que la atmósfera primitiva era muy diferente de la actual, ya que carecía
de oxígeno libre y en ella abundaba el hidrógeno (H), el metano (CH4), el amoniaco (NH3), el
ácido cianhídrico (HCN), vapor de agua (H2O)
y otros más. Se trataba entonces de un ambiente
reductor, en el que esos compuestos reaccionaron
entre sí gracias a fuentes de energía como los rayos ultravioleta provenientes del Sol, que en ese
tiempo entraban en grandes cantidades porque
no se había formado la capa de ozono (O3) que
actualmente nos protege.
Además, también había descargas eléctricas
producidas en las tormentas, calor provocado
por las erupciones volcánicas, gran cantidad de
elementos que producían radioactividad y rayos
cósmicos. Todas estas fuentes de energía contribuían a la formación de nuevos compuestos
orgánicos y, así, los mares primitivos se fueron
inundando de materia orgánica, que a su vez
dio lugar, poco tiempo después, a los primeros
seres vivos.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
En la ciencia puede suceder que dos personas, en lugares distintos y por la misma época, arriban a conclusiones similares. Tal es el caso de John B. S. Haldane (1892-1964),
un biólogo inglés que cuatro años más tarde, sin conocer los trabajos de Oparin, publicó un artículo titulado “El origen de la vida”, donde hacía referencia a la misma idea
propuesta por Oparin, en este caso llamando sopa primigenia a los mares repletos de
materia orgánica, que fue la materia prima para la aparición de las primeras células.
Experimento de Miller-Urey
La teoría que estableció Oparin era interesante, sin embargo, desde el punto de vista
científico, no era suficiente. Era necesario demostrarla de alguna manera para que
tuviera validez. Pero ¿cómo demostrar algo que sucedió hace tantos millones de años?
Esto no era fácil de resolver.
Alrededor de 1953, un joven químico estadounidense, Stanley L. Miller (1930-2007),
tuvo la respuesta. Miller era un estudiante que trabajaba bajo la dirección de Harold
C. Urey (1893-1981), un científico muy reconocido que ya había ganado el premio Nobel
de Química en 1934 y que analizaba la composición de la atmósfera de la Tierra primitiva.
Miller ideó un experimento para reconstruir en un matraz las condiciones de la
atmósfera de la Tierra de hace millones de años (figura 5), pero su experimento era
tan audaz que decidió realizarlo a escondidas por temor a ser criticado. El experimento consistió en lo siguiente: colocó en un matraz una mezcla de metano, amoniaco,
hidrógeno y vapor de agua; después colocó electrodos que produjeron descargas eléctricas durante una semana, representando las descargas que se producirían durante
una tormenta. ¡El resultado fue sorprendente! Obtuvo una mezcla de aminoácidos,
que son los componentes de las proteínas de los seres vivos. También encontró ácidos
grasos, urea y otros compuestos orgánicos de alto peso molecular.
De esta manera, Miller demostró que los componentes de los seres vivos sí podrían
haberse formado de la manera en que lo proponían Oparin y Haldane.
Después del experimento de Miller, hubo otros investigadores que repitieron la
experiencia, utilizando fuentes de energía como los rayos uv, radiaciones y calor. Así
se obtuvieron los componentes de lípidos, carbohidratos y de ácidos nucleicos. Miller,
junto con Urey, se volvió uno de los científicos más célebres del siglo.
Gases
Agua
Amoniaco
Metano
Hidrógeno
Agua hirviendo
Descarga
eléctrica
Agua con
aminoácidos
disueltos
Figura 5. Esquema del experimento
de Miller.
Reacciones de condensación
Se había demostrado que los monómeros que forman los compuestos biológicos se
podrían haber formado bajo las condiciones de la atmósfera primitiva. Pero surgía la
pregunta de cómo se podrían haber unido esos monómeros para dar lugar a polímeros,
es decir, a moléculas grandes como las proteínas, los polisacáridos y los ácidos nucleicos.
Las reacciones de condensación donde se unen, por ejemplo, los aminoácidos para
formar una proteína, implican la eliminación de una molécula de agua por cada enlace
que se forma. Es evidente que este tipo de reacciones difícilmente podrían darse en el
agua, así que se ha propuesto que estas se llevaran a cabo en las orillas de los mares, en
los charcos, donde había arcilla y el agua se evaporaba.
Otra hipótesis, sustentada inicialmente por el bioquímico estadounidense Sydney
W. Fox (1912-1998) y sus colaboradores, propone que bajo condiciones de altas temperaturas se produce la polimerización espontánea de aminoácidos en compuestos
proteinoides, por lo que las zonas volcánicas también pudieron haber sido favorables
para la formación de biomoléculas complejas.
Sistemas precelulares
En los mares primitivos el oleaje arrastraba las biomoléculas formadas, con lo que se acumulaba materia orgánica: lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos; esas moléculas interactuaban entre sí y formaban pequeñas gotas en las que el medio interno quedaba aislado
del externo, de modo que algunos componentes de la “sopa primitiva” quedaban atrapados
dentro de esos sistemas precelulares. Estas gotitas tenían periodos de duración variables
y algunas pudieron durar lo suficiente para permitir que los componentes de su interior
reaccionaran y comenzaran a tener procesos de metabolismo y reproducción muy sencillos.
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103
BLOQUE 3
Para demostrar experimentalmente la formación de estos sistemas precelulares,
Oparin mezcló soluciones de proteínas y carbohidratos de alto peso molecular y obtuvo
coacervados, estructuras parecidas a pequeñas células.
Por su parte, Sidney Fox, al calentar mezclas de aminoácidos en una solución salina,
obtuvo el modelo de las microesférulas proteicas, las cuales se ven como esferas limitadas
por una membrana simple o doble.
Todas estas estructuras o sistemas precelulares se pueden obtener fácilmente en el laboratorio; pero, desde luego, no podríamos decir que al hacerlo estamos creando vida.
¿Cuándo surgió la primera célula viva? Los sistemas precelulares o protobiontes aún no
eran seres vivos. Fue con el tiempo que la selección natural actuó en ellos. Los que eran más
estables, es decir que lograron intercambiar materia y energía con el medio externo, perduraron y algunos desarrollaron un metabolismo rudimentario, lo que les permitía captar energía
para realizar procesos energéticos como la fotosíntesis y la respiración.
Durante uno o dos millones de años se fue perfeccionando este proceso de evolución
química, hasta que se formaron estructuras capaces de autoconservarse, autorregularse y
autorreproducirse, las cuales podemos llamar eubiontes o células primitivas. La vida se
había formado tras un largo proceso de evolución molecular.
Teoría de la panspermia
Previo a la teoría de Oparin, en 1908, el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927)
propuso que la vida había llegado a la Tierra del espacio exterior, por medio de esporas
resistentes al calor y a las radiaciones cósmicas.
Esta teoría tiene como objeción principal el hecho de que no resuelve el problema del
origen de la vida porque simplemente lo traslada a otro sitio del universo, y nos conduce
a preguntarnos cómo surgió la vida en el sitio de donde provenía la espora.
Por otra parte, se tienen en duda las posibilidades de que una espora pudiera resistir las
altas temperaturas que se generan cuando un meteorito entra a la atmósfera y se incendia.
Actualmente, se han retomado algunos aspectos de esta teoría, si bien se sigue poniendo en duda la propuesta de que la vida haya llegado como tal a nuestro planeta, en forma
de una espora o bacteria extraterrestre:
• En primer lugar, se ha propuesto la hipótesis de que los compuestos orgánicos de la
“sopa primitiva” que dieron lugar a los primeros seres vivos no solo se formaron en los
océanos, sino que también pudieron haber sido el resultado de procesos prebióticos
que se llevaron a cabo en la superficie de los cometas, en meteoritos o en el polvo interestelar, y que esas moléculas llegaron a la Tierra a través de meteoritos que cayeron
en su superficie.
Esta hipótesis se basa en el análisis de meteoritos; por ejemplo, de uno que cayó
en 1864 en Origueil, cerca de Mountauban, Francia, y que fue analizado en 1963 por
I. R. Kaplan. El análisis indicó la presencia de seis tipos de aminoácidos diferentes y
dos de las bases nitrogenadas del adn.
Experimentos posteriores demostraron, sin lugar a dudas, que el meteorito no estaba
contaminado por material terrestre. Después de este descubrimiento, algunos astrónomos y astroquímicos se han dedicado a la búsqueda de materia orgánica en otras
partes del espacio exterior y han encontrado que en las nubes de polvo interestelar
y en los cometas también hay concentraciones de materia orgánica, principalmente
aminoácidos y bases nitrogenadas. Estos hallazgos se han basado en el análisis de la
luz proveniente de estrellas lejanas.
De esta manera, se plantea la propuesta de que los materiales que formaron la “sopa
primitiva” pudieron haber tenido un origen tanto terrestre como de fuera del planeta,
a través de la contribución de materia orgánica extraterrestre.
• Por otra parte, el análisis del meteorito marciano, conocido como ALH84001, aparentemente ha sugerido la existencia de fósiles diminutos, de 4 500 millones de años. Si son
microfósiles o no, sigue en discusión, ya que se ha planteado la objeción de que su tamaño es inverosímilmente pequeño –del orden del millonésimo de milímetro– y resultan
diez veces menores que las bacterias más diminutas que la ciencia conoce. Además se
plantea la posibilidad de que se haya contaminado con materia orgánica terrestre.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Sin embargo, estos resultados han vuelto a dar interés a la teoría de la panspermia,
y se ha iniciado la búsqueda de vida microbiana en meteoritos, aquí en la Tierra y a
través de las misiones espaciales que han incursionado en diversos planetas y satélites
fuera de ella, aunque cabe mencionar que hasta la fecha no se ha encontrado ningún
indicio, comprobado científicamente, de vida extraterrestre (figura 6).
Hipótesis hidrotermal
Se ha planteado también la posibilidad de que las primeras moléculas orgánicas y los primeros seres vivos se hayan formado en las chimeneas hidrotermales que se encuentran en
el fondo de los océanos (figura 7). Esta hipótesis se basa en los hallazgos de bacterias que
viven cerca de chimeneas volcánicas submarinas donde hay temperaturas de hasta 650°C.
Estos microorganismos se nutren a base de metano y sulfuro de hidrógeno y presentan
un metabolismo primitivo y especial; se piensa que pudieron haberse originado en esos
ambientes extremos.
En realidad, la hipótesis hidrotermal se basa en la teoría de Oparin, y difiere de esta
en cuanto a las fuentes de energía para la formación de los primeros componentes de
las células. Mientras que Oparin señala a las radiaciones uv y las descargas eléctricas
como principales fuentes de energía, la hipótesis hidrotermal se basa en la energía
geotérmica presente en los manantiales termales submarinos.
Algunos aspectos a favor de esta hipótesis señalan que las altas presiones que hay
en el fondo del mar favorecen la formación de compuestos químicos; por otra parte,
dentro de las chimeneas podrían concentrarse las biomoléculas que se fueran formando y así no se encontrarían dispersas en la inmensidad del mar. También se señala que
la profundidad de los mares proporcionaba protección contra las condiciones adversas
de esa etapa, como el exceso de radiaciones ultravioleta que podrían haber destruido
los primeros intentos de célula que se fueran formando.
En la actualidad, un buen número de científicos está trabajando para buscar más
evidencias a favor de la hipótesis hidrotermal, que ha tenido cada vez mayor aceptación.
En especial se están buscando organismos muy simples, que vivan en estos ambientes,
para darnos una idea de cómo pudieron haber sido las primeras células vivas.
Figura 6. A pesar de que se han
enviado numerosas sondas espaciales
en busca de vida fuera de nuestro
planeta, hasta ahora ninguna ha
encontrado vida extraterrestre.
Mundo del arn
Otra de las contribuciones a las teorías del origen de la vida en la actualidad es que se
ha considerado que la molécula de arn debe haber sido la que formó a los primeros
genes, ya que es la única molécula capaz de desempeñar tres tareas necesarias para la
vida: duplicarse a sí misma, contener la información genética y llevar a cabo la síntesis
de proteínas. Se habla entonces del “mundo del arn”, que fue previo a la aparición de
la molécula del adn, que ahora todos identificamos como la molécula de la herencia.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Figura 7. Se piensa que las chimeneas
hidrotermales posiblemente favorecieron
el origen de las primeras formas de vida.
Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
1. Elaboren, organizados en equipos de cuatro integrantes, un mapa mental ilustrado
para explicar cada una de las teorías del origen de la vida que aquí se mencionan.
2. Participen de manera activa en un debate en el que se analice la validez de las diferentes teorías sobre el origen de la vida. Puede asignarse a cada equipo la defensa
de una teoría.
La biología en mi entorno
Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
I. Realiza una investigación en Internet o en otras fuentes acerca de los siguientes aspectos:
1. ¿Qué estudia la exobiología?
2. ¿ Qué sondas espaciales se han enviado recientemente al espacio y a qué lugares del
sistema solar han llegado?
II. Elabora un informe escrito de tu investigación y coméntala en clase.
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Tema 2
Teorías de la
evolución celular
Tema 3
Tema 4
Tema 5
Tipos celulares:
procariota y
eucariota
Estructura y función
de las células
procariota y eucariota
Células eucariotas:
vegetal y animal.
Procesos celulares
Asume el reto
Investiga qué tipo de organismos unicelulares viven en los pantanos y su importancia
para el equilibrio ecológico. Elabora un informe escrito de tu investigación.
Diversas evidencias señalan que los organismos unicelulares fueron los primeros en
formarse en los mares de la Tierra primitiva y que eran organismos del tipo de las
bacterias, muy sencillos, que realizaban procesos de fermentación en el fondo de charcos y lagos.
En la actualidad, organismos similares a aquellos organismos primitivos subsisten
en diversos ambientes, en mares, lagos, en la tierra, y forman parte importante de la
biodiversidad de nuestro planeta.
Célula procariótica
Las células procarióticas son las más primitivas (pro, antes; karion, núcleo). De acuerdo con los registros fósiles, se calcula que aparecieron hace unos 3 800 millones de
años. En la actualidad, las bacterias y arqueobacterias son las representantes de este
tipo celular. Su tamaño es muy pequeño, generalmente de una micra de ancho y no
pasa de unas cinco micras de largo.
106
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Una de las características más distintivas de las células procariontes es que poseen una
molécula de adn circular llamada cromosoma bacteriano, que se encuentra libre en el citoplasma, en una zona llamada nucleoide. Es decir, este tipo de células carece de un núcleo
propiamente dicho, así como de los organelos característicos de células más evolucionadas.
Casi todas contienen una pared celular relativamente rígida que le da forma y protección a la célula. Dicha pared es permeable y con frecuencia está recubierta en su
parte externa por polisacáridos pegajosos que ayudan a la célula a adherirse a las superficies donde viven, ya sean rocas, objetos u otros seres vivos. En algunas ocasiones,
también pueden contener una cápsula gruesa y gelatinosa formada por polisacáridos
o proteínas; esta cápsula las protege de los sistemas de defensa de los organismos y las
hace más peligrosas, pues les permite provocar severas infecciones.
En las células procariontes hay una membrana plasmática que regula la entrada y
salida de sustancias, y también participa en algunas de las reacciones metabólicas al
servir como soporte a enzimas y proteínas involucradas en diversos procesos, como
la fotosíntesis o la respiración.
En el citoplasma bacteriano se advierte la presencia de pequeños ribosomas, que son
las unidades productoras de proteínas, y una serie de sustancias como las enzimas, que
realizan los procesos del metabolismo celular.
Algunas de las células bacterianas (figura 8) contienen flagelos, que les permiten
desplazarse y están compuestos por la proteína flagelina. Algunas bacterias también poseen pequeñas vellosidades, llamadas pilus o fimbrias, que les ayudan a
fijarse en la superficie apropiada.
A pesar de su aparente simplicidad, los organismos procariontes han tenido gran éxito adaptativo, ya que han persistido a través del tiempo e invadido todos los ambientes:
agua, aire, tierra, mares, lagunas saladas, ambientes extremos, o bien, el interior de otros
organismos con los que conviven y a los que no necesariamente perjudican. Algunos son
fotosintéticos, otros se nutren de los demás; se les encuentra en todas partes.
Las bacterias, como veremos más adelante, tienen una gran importancia en el reciclaje de materia orgánica del medio ambiente, son descomponedoras y de esta manera
contribuyen al equilibrio ecológico que favorece el desarrollo armónico de los seres
vivos en su medio ambiente.
Pared
bacteriana
Cápsula
Célula eucariótica
En algún momento, hace tal vez unos 1 700 millones de años,
las células primitivas o procariontes evolucionaron y dieron lugar
a células más complejas, a las que llamamos eucariontes. Estas,
al principio, fueron seres unicelulares, los protistas, que aún podemos observar en las aguas de charcos, mares y lagunas; pero
después llegaron a asociarse y a formar organismos pluricelulares,
como los hongos, las plantas y los animales.
La característica más notable de las células eucarióticas es que
ya tienen su material genético –el adn– envuelto dentro de una
membrana, es decir, tienen un núcleo, como su nombre lo indica
(eu, verdadero; karion, núcleo). Además, son mucho más grandes:
miden de 10 a 100 micras de diámetro, hasta 100 veces más que
una bacteria.
Figura 8. Célula bacteriana.
En este caso, el adn se encuentra asociado a otras biomoléculas,
como las proteínas, y forma grandes complejos moleculares que se observan como cromosomas en forma lineal. Las células eucariontes presentan un mayor grado de complejidad,
al tener compartimentos internos especializados en realizar determinadas funciones, a los
que se conoce como organelos. El citoplasma contiene gran cantidad de enzimas, sustancias disueltas y una red organizada de filamentos de proteínas llamada citoesqueleto.
Nucleoide. Región del citoplasma de la célula bacteriana donde se encuentra su cromosoma.
Cromosoma. Estructura celular que contiene al adn.
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Membrana
plasmática
Ribosomas
Nucleoide
Flagelo
Glosario
107
BLOQUE 3
Las células eucariontes, al igual que las procariontes, tienen una membrana
plasmática que las delimita y que controla la entrada y salida de sustancias. En
algunas también existe una pared celular, por ejemplo, en las células vegetales y en
las de los hongos, sin embargo, su composición química es diferente de la de las
bacterias. Lo mismo sucede con los flagelos, que se presentan en algunas células
eucarióticas pero que poseen una composición química completamente diferente
de la de los flagelos bacterianos.
Algunos de los organelos que están presentes en las células eucarióticas son:
retículo endoplásmico, vacuolas, lisosomas y aparato de Golgi, ribosomas, cloroplastos y mitocondrias, que juegan un papel muy importante en los procesos
metabólicos de la célula.
En el infográfico 1 (p. 112) puedes apreciar la ubicación de los distintos organelos
de las células eucarióticas, tanto de la célula vegetal, como de la célula animal.
Veamos ahora en el cuadro 1, a modo de resumen, las diferencias y semejanzas
entre las células procarióticas y las eucarióticas que hemos estudiado hasta el momento. Puedes ver las características de cada una, de acuerdo a los organismos en que se
encuentran, su tipo de organización, el tamaño de sus células, entre otros aspectos.
CUADRO 1. CARACTERÍSTICAS DE CÉLULAS PROCARIONTES Y EUCARIONTES
Características
Células procariontes
Células eucariontes
Organismos
Bacterias, arqueobacterias.
Protistas, hongos, plantas y animales.
Organización
Organismos unicelulares.
Organismos unicelulares
y pluricelulares.
Tamaño de las células
1 a 5 micras.
10 a 100 micras.
Superficie celular
Membrana y pared celular. En algunas, cápsula gelatinosa.
Membrana celular. En algunas,
pared celular.
Citoplasma
Sin citoesqueleto.
Con citoesqueleto.
Organelos
Solo ribosomas.
Ribosomas, mitocondrias, vacuolas,
cloroplastos, lisosomas, aparato de
Golgi y otros más.
adn
Un solo cromosoma circular y “desnudo”, es decir, sin proteínas.
Cromosomas en forma lineal,
combinados con proteínas.
Núcleo
Ausente.
Presente.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
1. Organizados en equipos de cuatro integrantes y con base en el cuadro anterior, elaboren un esquema en una hoja de rotafolio que represente de manera sencilla las
células procariota y eucariota.
2. Señalen en su esquema los componentes básicos y las diferencias estructurales entre
ambos tipos de células.
3. Expliquen oralmente el esquema a su profesor.
Evolución de procariontes a eucariontes
Las células eucariontes evolucionaron probablemente a partir de las procariontes, ya
que son similares en sus procesos bioquímicos y en las moléculas que las conforman.
El proceso de la formación de los distintos organelos ha sido motivo de investigaciones que dieron por resultado diversas hipótesis, de las cuales dos han sido las más
aceptadas y se pueden combinar para explicar el origen de las células eucarióticas.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Hipótesis del plegamiento de membrana
En primer lugar, la hipótesis del plegamiento de membrana, o
de la endocitosis (figura 9), propone que, por algunas mutaciones
que ocurrieron en las células primitivas, su membrana plasmática creció y se dobló hacia dentro hasta formar invaginaciones
que rodeaban partes internas de la célula, como las moléculas
de adn, y estos dobleces o invaginaciones después se convirtieron en organelos, como el núcleo. Este mecanismo pudo originar
también otros organelos derivados de la membrana, tales como
retículo endoplásmico, lisosomas, vacuolas y aparato de Golgi.
Figura 9. Teoría de la endocitosis.
Hipótesis de la endosimbiosis
La hipótesis de la endosimbiosis (figura 10), por su parte, nos
explica el posible origen de las mitocondrias y cloroplastos, organelos de gran importancia en la célula, ya que son los que se
encargan de captar y liberar energía.
Esta hipótesis propone que en los mares primitivos pudo suceder que un procarionte más pequeño fuera engullido por otro
más grande y, en vez de ser digerido, se quedara a vivir dentro de la célula, estableciendo, de esta manera, una relación de
simbiosis en la que los dos organismos se asociaron y se ayudaron a sobrevivir mutuamente.
Según esta hipótesis, propuesta por la bióloga Lynn Margulis (1938) en 1968, la célula pequeña, que se quedó dentro del
otro organismo, era capaz de realizar una respiración aeróbica
de manera más eficiente y se convirtió, después de muchas generaciones, en una mitocondria, organelo que en las células eucariontes se encarga de la respiración y obtención de energía de
los alimentos.
Igualmente se pudo haber llevado a cabo la fusión de una
célula grande que se alimentaba de materia orgánica, con una célula
más pequeña que efectuaba la fotosíntesis. Posteriormente,
la célula más grande se especializó en adquirir materiales inorgánicos y la pequeña se convirtió en un cloroplasto. Así nacieron
las primeras células vegetales.
Las pruebas que Margulis ha encontrado para dar soporte a
su teoría se basan en las similitudes entre las mitocondrias y los
cloroplatos con las bacterias actuales:
• Poseen el mismo tamaño.
• Tienen su propio adn en forma de cadena circular.
• Tienen sus propios ribosomas parecidos a los de las bacterias.
• Las mitocondrias y los cloroplastos crecen, duplican su adn y
se dividen independientemente del resto de la célula.
Bacteria aerobia
Mitocondria
Figura 10. Teoría endosimbiótica.
Lynn Margulis sigue trabajando en la actualidad para fortalecer la hipótesis que ha propuesto, y muchos investigadores
están de acuerdo con su propuesta. Aunque esta se puede complementar, como ya lo hemos mencionado, con la teoría del plegamiento de membrana para explicar el origen del núcleo en las
células eucariontes.
Endocitosis. Proceso por el cual una célula introduce moléculas, doblando parte de su membrana hacia adentro.
Invaginaciones. Curvas que hace la membrana hacia el interior formando una pequeña cavidad o hueco.
Endosimbiosis. Asociación biológica en la que un microroganismo vive dentro de otro.
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Glosario
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BLOQUE 3
Desarrolla competencias
actividad individual
Analiza las características básicas,
el origen, la evolución, los procesos
y la clasificación de las células.
Responde las preguntas a partir de la siguiente afirmación: Una especie de organismo
unicelular, el Paramecium, alberga una población permanente de algas unicelulares que
llevan a cabo fotosíntesis dentro de él.
1. ¿A qué teoría da apoyo este fenómeno?
2. ¿En qué organelos se podrían convertir las algas al cabo de miles de generaciones?
Evaluación formativa
Analiza las características básicas,
el origen, la evolución, los procesos
y la clasificación de las células.
Correlaciona las columnas.
1.
Estructura presente tanto en células eucarióticas, como en
procarióticas.
2.
Proceso por el cual se propone que se formaron las células
eucarióticas.
3.
4.
5.
Forma del adn en una célula bacteriana.
Organelo que se originó probablemente por endosimbiosis.
a. Núcleo
b. Lineal
c. Endosimbiosis
d. Ribosoma
e. Cloroplasto
f. Circular
Estructura que se originó probablemente por plegamiento
de membrana.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Tipos
de células procariontes y eucariontes”, que se encuentra en la Sección final (p. 214). Elabora un reporte de tu actividad experimental.
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Tema 3
Tema 4
Tema 5
Tipos celulares:
procariota y
eucariota
Estructura y función
de las células
procariota y eucariota
Células eucariotas:
vegetal y animal.
Procesos celulares
Asume el reto
Uno de los órganos más preciados del ser humano es el cerebro, que nos permite, entre
otras cosas, pensar, razonar, crear e imaginar. Investiga las formas que pueden tener las
neuronas, que son las células del cerebro, y cuáles son los componentes que hay dentro
de cada una de ellas. Lleva a tu clase la información consultada, con dibujos o imágenes de
este tipo de células.
Como has podido investigar, las neuronas son células fascinantes en cuanto a la diversidad de formas que presentan de acuerdo a su función. Este tipo de células, al
igual que todas las de nuestro organismo, son eucarióticas, así que contienen núcleo y
diversos organelos, producto de los procesos de evolución celular.
Cada célula de los organismos vivos, de acuerdo a las funciones que realiza, contiene una diversidad de componentes, que le permiten cumplir eficientemente su trabajo.
Para estudiar la célula es necesario primero identificar cuáles son esos componentes.
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BLOQUE 3
Infográfico 1
Estructura de las células animal y vegetal
Con el fin de ubicar los distintos organelos de una célula y conocer su forma, te presentamos el esquema de una célula imaginaria
con todas las estructuras posibles de una célula animal y otro de
una célula vegetal. En la realidad, no existen células como estas,
ya que, como veremos más adelante, en cada célula predominan
determinados organelos o estructuras y están ausentes otros, de
acuerdo a las funciones específicas que desempeñe.
b
c
Esquema de una célula animal
1. Núcleo
a. Cubierta nuclear
b. Nucleolo
c. adn + nucleoplasma
2. Vacuola
3. Lisosoma
4. Retículo endoplásmico rugoso
5. Aparato de Golgi
6. Par de centriolos
7. Vesícula
8. Retículo endoplásmico liso
9. Mitocondria
10. Microfilamentos
(componentes del citoesqueleto)
11. Microtúbulos
(componentes del citoesqueleto)
12. Componentes
del citoesqueleto
13. Membrana plasmática
14. Ribosomas (unidos al RE rugoso
y libres en el citoplasma)
9
a
1
2
10
3
11
4
12
5
13
6
14
7
8
Esquema de una célula vegetal
1. Núcleo
a. Nucleolo
b. adn + nucleoplasma
c. Cubierta nuclear
2. Retículo endoplásmico liso
3. Retículo endoplásmico rugoso
4. Ribosomas (unidos al RE rugoso)
5. Pared celular
6. Membrana plasmática
7. Aparato de Golgi
8. Vesícula
9. Cloroplastos
10. Microfilamentos
(componentes del citoesqueleto)
11. Mitocondria
12. Ribosomas
(libres en el citoplasma)
13. Microtúbulos
(componentes del citoesqueleto)
14. Vacuola central
14
7
8
9
10
a
1
b
c
11
2
12
3
4
13
5
6
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Desarrolla competencias
actividad individual
Analiza las características básicas,
el origen, la evolución,
los procesos y la clasificación
de las células.
1. Observa en el infográfico 1 los organelos que forman parte de las células vegetales y
animales. Anota una √ si el organelo está presente y una X si está ausente.
Organelo
Célula animal
Célula vegetal
Pared celular
Membrana plasmática
Núcleo
Nucleolo
Ribosoma
Retículo endoplásmico liso
Retículo endoplásmico rugoso
Aparato de Golgi
Vacuolas y vesículas
Lisosomas
Mitocondrias
Cloroplastos
Citoesqueleto
Centriolos
2. Considerando los organelos presentes en cada tipo celular, anota las diferencias entre una célula vegetal y una célula animal.
Como has podido observar, existe una diversidad de organelos y estructuras en las
células. Las primeras que pudieron observarse con los microscopios ópticos fueron la
membrana, el citoplasma y el núcleo.
Membrana plasmática. Estructura que envuelve a la célula, como una pequeña bolsa
llena de poros para dejar pasar algunas sustancias, es por tanto semipermeable.
En el caso de las células vegetales, y también en las de los hongos, existe por encima de
la membrana celular una pared celular, que no se encuentra presente en las células animales. La pared celular de las células vegetales está formada esencialmente por celulosa,
que es un carbohidrato, y por pectina, que es una proteína. Su función es proteger
y dar apoyo a la célula. En los hongos la composición de la pared celular es diferente,
ya que contienen otro carbohidrato llamado quitina.
Citoplasma o matriz citoplasmática. Fluido que se encuentra entre la membrana plasmática y el núcleo. Está formada por una fase acuosa o hialoplasma, el citoesqueleto y
los organelos o componentes celulares. El hialoplasma o citosol contiene 85% de agua
y gran cantidad de moléculas necesarias para el funcionamiento de la célula. Estas
moléculas son proteínas, lípidos y ácidos nucleicos del tipo del arn. Se encuentra en
estado coloidal, similar al de un gel, de manera que sus componentes están en constante movimiento browniano, lo que favorece la distribución y difusión de sustancias.
Movimiento browniano. Movimiento aleatorio de algunas partículas microscópicas que se encuentran en un medio fluido.
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Glosario
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BLOQUE 3
Núcleo. Estructura más notoria en las células eucariontes, es decir, en las células de
hongos, plantas, animales y protistas; es el centro que dirige las actividades de la célula. Ocupa aproximadamente 10% del volumen celular y puede ser observada a través
de un microscopio óptico.
Organelos. La mayoría de los organelos celulares están relacionados con la membrana,
algunos son derivados de esta, y otros son pequeñas bolsas envueltas por una membrana, la cual puede ser sencilla o doble. Los organelos derivados de la membrana son
el retículo endoplásmico liso y el rugoso, así como el aparato de Golgi. Los organelos
con membrana, con forma de pequeñas bolsitas dentro de la célula, son los lisosomas, vacuolas y vesículas. Existen también algunos organelos con doble membrana,
las mitocondrias y los cloroplastos, que como ya hemos mencionado, probablemente se
originaron por procesos de endosimbiosis. Los organelos sin membrana son los pequeños ribosomas, que se ubican en el retículo endoplásmico, y el citoesqueleto.
Citoesqueleto. El término citoesqueleto nos lleva a pensar en huesos, ¿no es así? Pues
la célula tiene un esqueleto que la sostiene, pero no está formado por huesos, sino por
una red prácticamente invisible de fibras muy delgadas. Más adelante estudiaremos a
fondo sus características.
Es importante señalar que todos los componentes de la célula trabajan en armonía;
cuando algún factor externo los altera, se pueden producir enfermedades, cambios
fisiológicos o hasta la muerte.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
Reunidos en parejas, elaboren un mapa conceptual donde clasifiquen las diferentes partes de una célula.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Lee
Los secretos de la cocaína en la neurona
Aumenta la euforia, desaparece la fatiga,
se dilatan las pupilas... Aunque los efectos
inmediatos de la cocaína son bien conocidos, poco se sabe de cómo funcionan
esta y otras drogas a un nivel mucho más
íntimo: en la célula. Un estudio publicado
en la revista Science aporta las primeras
pistas sobre sus efectos en las neuronas.
Poco se sabía hasta el momento del
funcionamiento de esta droga en las
células nerviosas. Se habían identificado
algunas regiones cerebrales afectadas
y se había visto que determinadas zonas
se activan con su consumo, “pero su
efecto a nivel más íntimo es algo que
no se conocía”, explica Rafael Luján,
profesor titular del Departamento de
Ciencias Médicas de la Universidad
de Castilla-La Mancha y uno de los firmantes del trabajo.
Investigadores del departamento de
Neurociencia Básica de la Universidad
de Ginebra (Suiza), en colaboración con
Luján, pusieron sus miras en ampa, unos
de los más comunes del sistema nervioso,
presentes en muchas zonas cerebrales
y claves en el “diálogo” o comunicación
entre las neuronas (sinapsis).
“Todas las neuronas tienen algún
receptor de glutamato [entre los que
se encuentran las proteínas que forman
los ampa]. Muchas patologías del sistema nervioso, como el Parkinson o la
epilepsia, están relacionadas con una
alteración en estos receptores, así que
también cabría esperar que los procesos
de adicción estuviesen relacionados con
ellos”, explica Luján.
Al inyectar cocaína en los cerebros de
roedores, en concreto en una región cerebral relacionada con las adicciones, los
investigadores vieron que los receptores
ampa cambiaban. Habitualmente, estos
receptores están formados por cuatro
proteínas, que se agrupan en la superficie
de la neurona formando un poro que regula el paso de diferentes sustancias, como
iones de calcio.
El trabajo de Science ha visto que, al
inyectar cocaína, una de las proteínas
que forma el receptor ampa (llamada GluR2) se “esfuma”. “La GluR2
se redistribuye hacia compartimentos
intracelulares”, aclara el artículo de
Science. Entonces, “las características funcionales del receptor cambian
totalmente”, resume Luján, y el canal
deficiente deja pasar más calcio.
De este modo, ha quedado al descubierto uno de los efectos moleculares
de esta droga: aumenta la cantidad de
calcio en la célula. Este aumento “produce una serie de cambios celulares que
son los que, posiblemente, intervengan
en el proceso de adicción”, aclara el
investigador español.
Fuente: Isabel Espiño. En: www.elmundo.es/elmundosalud/2007/07/26/
biociencia/1185461068.html
Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas, a partir de la lectura anterior.
1. Cuando una persona se droga, ¿qué tipo de células son las más afectadas?
2. ¿Para qué sirven los receptores ampa?
3. ¿Qué enfermedades se pueden presentar cuando se alteran esos receptores?
4. ¿Qué elemento químico aumenta en las neuronas cuando se les inyecta cocaína?
5. En tu opinión, ¿qué importancia tiene este tipo de investigaciones?
La biología en mi entorno
Analiza las características básicas, el origen, la evolución,
los procesos y la clasificación de las células.
1. Elabora un modelo que represente a la célula y preséntalo en forma de maqueta.
Utiliza para su elaboración productos alimenticios: frutas, dulces, gelatinas, pasteles,
pizza, en fin… pon en juego tu creatividad.
2. Explica la ubicación de cada organelo a tus compañeros.
3. Cuando termines la explicación, puedes proceder a comer tu célula, de esta manera
no generarás basura que incremente los problemas ambientales.
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Tema 4
Tema 5
Estructura y función
de las células
procariota y eucariota
Células eucariotas:
vegetal y animal.
Procesos celulares
Asume el reto
Realiza el siguiente experimento.
1. En tu casa, coloca una rebanada de lechuga en agua con sal y otra en agua pura.
Déjalas en reposo por la noche y a la mañana siguiente llévalas en recipientes separados a tu clase.
2. Observa las diferencias entre ellas, y comenta con tus compañeros algunas hipótesis
para explicar estas diferencias.
3. Relaciona tus hipótesis con las formas de transporte a través de la membrana celular.
En el tema anterior ya hemos ubicado los diferentes componentes celulares. Conozcamos ahora sus funciones y la importancia de cada uno de ellos para el desarrollo de
los procesos biológicos y las actividades de los seres vivos, entre ellos el ser humano.
Más adelante también hallarás la respuesta a los resultados del experimento que
has hecho con tu lechuga.
Membrana celular, transporte
de sustancias y comunicación celular
La membrana celular (figura 11), también llamada plasmática, es una delgada capa
que solo tiene dos moléculas de ancho y unos 3 a 4 nm de espesor; sin embargo, tiene
una importancia crucial en el desarrollo de los procesos de la vida, tanta, que si su
estructura se destruye o se altera, la célula pierde su funcionalidad.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Se puede decir que la carta de presentación de
una célula se encuentra en su membrana plasmática. De ella depende que sea reconocida como
propia o extraña, que se adhiera a otras células en
la formación de un tejido, que se comunique con
otras células a través de canales especiales y que
realice el intercambio de materiales.
En cuanto a su estructura química, la membrana celular contiene tres componentes principales:
Fosfolípidos. Forman una bicapa, o sea, una doble capa. Como recordarás, los fosfolípidos tienen
una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las
dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas
hacia fuera y las colas enfrentadas hacia dentro.
Es decir, los grupos hidrófilos se dirigen hacia el
agua, hacia el interior y el exterior de la célula,
mientras que la parte media de la membrana tiene
consistencia grasosa.
Proteínas. Se encuentran insertadas en la membrana y se acomodan de diversas formas. Algunas
son transmembranales o integrales porque atraviesan toda la membrana, y otras, las periféricas,
solo se encuentran en una de las superficies, ya
sea hacia adentro o hacia fuera, y están parcialmente sumergidas en la membrana. La función
de las proteínas de membrana es la de transportar
moléculas; algunas son receptoras de señales moleculares o participan en la comunicación celular.
Carbohidratos. Existen algunos carbohidratos sobre la superficie externa de la célula, llamados glucolípidos y glucoproteínas, los cuales sirven para
darle identidad a la célula, de manera que cada
tipo celular, en cada individuo, tiene ciertas glucoproteínas específicas (algo así como su tarjeta de
identificación). Por ejemplo, el tipo de sangre y los
problemas de rechazo de un injerto o trasplante
se deben a este tipo de moléculas que son muy
específicas para cada persona.
Los componentes de la membrana pueden
moverse en ella, dada la fluidez de los lípidos que
la forman. Una proteína de membrana puede desplazarse en la superficie y cambiar su ubicación.
Por eso, el modelo que representa a la membrana
celular se conoce como modelo del mosaico fluido.
Transporte a través de la membrana
La función primordial de la membrana es definir los límites de la célula, y separar el contenido
interno del medio extracelular, así como llevar a
cabo el intercambio de materiales con el medio
extracelular, de acuerdo con sus requerimientos
específicos. Para el intercambio de materiales, la
célula lleva a cabo diversas formas de transporte.
Las más importantes son:
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Carbohidrato
Gluco-proteína
Colesterol
Bicapa de
fosfolípidos
Proteína
de transporte
Figura 11. Membrana celular.
Transporte pasivo. Se lleva a cabo a favor del gra-
diente de concentración, es decir, de donde hay
más adonde hay menos de alguna sustancia. El
movimiento puede ser hacia el interior de la membrana o hacia fuera, y no requiere de un gasto de
energía por parte de la célula. Un ejemplo de este
proceso se lleva a cabo cuando los glóbulos rojos se
encuentran en los pulmones, donde hay una alta
concentración de oxígeno y este penetra a través de
la membrana, de manera que los glóbulos rojos
se llenan de oxígeno. En cambio, cuando la sangre
llega a los demás tejidos del cuerpo, donde hay poco
oxígeno, este tiende a salir de los glóbulos rojos y se
incorpora en las células. A este tipo de transporte
se le conoce como difusión.
Otra forma de transporte en la célula es la ósmosis,
que es el paso del agua a través de la membrana celular. El agua va a tener la tendencia a pasar de donde
hay más a donde hay menos. Así pueden presentarse
tres posibilidades en el medio que rodea a una célula:
• Medio hipotónico: afuera de la célula hay mucha
agua y poco soluto, el medio está muy diluido,
así que las moléculas del agua tienden a entrar a
la célula y esta se hincha. A este fenómeno se le
conoce como turgencia.
• Medio hipertónico: el medio externo a la célula está altamente concentrado en solutos, y
hay menos agua afuera que adentro, así que el
agua de adentro de la célula tiende a salir. La
célula se contrae, se dice que sufre el fenómeno
de plasmólisis. Esto fue lo que le sucedió a las
células de tu lechuga que sumergiste en agua
salada, que se hicieron pequeñas porque perdieron agua y eso las hizo perder su forma y
volverse blanda.
117
BLOQUE 3
• Medio isotónico: el medio externo e interno tienen la misma concentración de
sales, por lo que no hay flujo neto de agua hacia ninguno de los dos lados de la
membrana.
Transporte activo. Se lleva a cabo en contra del gradiente de concentración, es decir, es
como remar en un río en dirección opuesta a la corriente. Hay materiales que escasean en el medio extracelular y que se requiere que entren a la célula aun cuando haya
alta concentración de ellos en el medio intracelular. En este caso, las proteínas de la
membrana participan de manera activa al atrapar y transportar las moléculas al interior de la célula. Aquí se requiere de un gasto de energía, por lo que este proceso solo
puede llevarse a cabo en una célula viva. Las proteínas transportadoras en este caso
se conocen como bombas. Una de las más conocidas es la bomba de sodio y potasio.
Comunicación celular
Otra función importante de la membrana celular es la comunicación celular, la cual
se lleva a cabo a través de canales especiales. Los procesos de comunicación celular se
realizan por medio de mensajeros moleculares, tales como las hormonas o las sustancias
llamadas neurotransmisores, que son producidas por las células nerviosas. Estos
neurotransmisores pueden ser inhibidos por la acción de algunas drogas, las cuales
modifican la conducción nerviosa y actúan como estimulantes o como depresoras.
El paso de sustancias a través de la membrana celular, ya sea por transporte activo
o pasivo, es responsable de la conducción eléctrica del impulso nervioso entre las
neuronas del cerebro o en la unión entre neuronas y los músculos del cuerpo, de
manera que, por ejemplo, para poder patear un balón de futbol es necesario el funcionamiento adecuado de las membranas celulares de nuestras neuronas y de las
células musculares de la pierna.
Desarrolla competencias
actividad individual
Analiza las características básicas,
el origen, la evolución, los procesos
y la clasificación de las células.
Responde las siguientes preguntas.
1. Las células de las raíces de las plantas absorben los minerales del suelo, ¿qué tipo
de transporte utilizan cuando absorben iones, como el potasio, que se encuentra en
menor cantidad en la tierra que en el interior de la célula de la raíz? ¿Por qué?
2. Cuando te tomas un jugo de naranja, los azúcares que contiene llegan a tu sangre,
con lo que circula una alta concentración de glucosa que llega a tus tejidos. ¿Qué tipo
de transporte se realiza para que esa glucosa entre a tus células? ¿Por qué?
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Núcleo o nucleoide
como centro de información
y reproducción de la célula
El núcleo (figura 12) está constituido por:
• Envoltura nuclear.
• Nucleoplasma.
• Cromatina y cromosomas.
• Nucleolo.
La envoltura nuclear está constituida por dos
membranas concéntricas: la membrana nuclear
interna, que está en contacto con el contenido nuclear, y la membrana nuclear externa, que está en
contacto con el citoplasma. En esta envoltura hay
poros que comunican al interior del núcleo con el
citoplasma celular y a través de ellos se transportan
biomoléculas que entran o salen del núcleo. Una
característica interesante es que, en la etapa de reproducción celular, la envoltura nuclear desaparece
y deja su contenido libre en el citoplasma; así que si
observamos una célula en su etapa de reproducción,
no va a ser posible ver su núcleo.
El nucleoplasma es la porción interior líquida del
núcleo; contiene la cromatina, que es el conjunto
total de adn y sus proteínas asociadas. Se calcula
que si se estirara y uniera todo el adn humano de
una célula, este mediría un metro de largo, pero en
la célula se encuentra perfectamente acomodado y
ocupa solo el espacio que le ofrece el núcleo.
Cuando la célula se va a reproducir, la cromatina –transparente y poco visible– se transforma
en estructuras compactas y visibles al microscopio,
llamadas cromosomas. Una vez concluida la reproducción de la célula, los cromosomas se vuelven
a convertir en delgados filamentos de cromatina.
El nucleolo es el sitio de construcción donde
se producen las subunidades de los ribosomas,
organelos encargados de llevar a cabo la síntesis
de proteínas. Contiene una elevada proporción de
arn y proteínas. Puede haber uno o dos, aunque
generalmente solo es visible uno.
¿Cuáles son las funciones del núcleo? El adn
contiene toda la información hereditaria de un
ser vivo, es decir, tiene las instrucciones exactas
de cómo construir las proteínas de cada organismo. Esto significa que cada organismo mantiene
las características propias de su especie gracias a
su adn. La información genética es, por tanto,
Desarrolla competencias
Cromatina
(hilos delgados)
Envoltura
nuclear
Nucleolo
Poros
nucleares
Figura 12. Núcleo de la célula.
sumamente valiosa y debe estar bien resguardada,
ya que cualquier cambio o mutación podría generar organismos defectuosos. Así, el núcleo es el
espacio destinado a proteger el legado que heredarán las generaciones subsecuentes.
Cuando llega el momento de reproducirse, es
en el núcleo donde se produce una copia fiel del
adn para la formación de las células hijas, por
medio de la replicación del adn.
En el núcleo también se lleva a cabo el proceso
de transcripción, o copia del adn, para la formación del arn mensajero, molécula que se encargará
posteriormente de dirigir la síntesis de las proteínas
que se requieran en la célula.
En resumen, los procesos que se llevan a cabo
en el núcleo son:
• Almacenamiento de información hereditaria.
• Replicación o copia del adn.
• Transcripción del adn.
Como se mencionó anteriormente, el nucleoide
es el espacio donde se localiza el material genético
(el cromosoma) de las células procariontes. No está
delimitado por una membrana y es característico
de las bacterias y arqueobacterias. El material genético de este tipo de células consiste en un solo
cromosoma de forma circular enrollado apretadamente, el cual lleva a cabo sus procesos de replicación y transcripción en el citoplasma celular.
actividad individual
Analiza las características básicas, el origen, la evolución,
los procesos y la clasificación de las células.
En un experimento de citología, un investigador le extrajo el núcleo a unos ovocitos de rana, que son las
células reproductoras femeninas de este tipo de organismos. Anota en tu cuaderno qué procesos ya no
podrían realizar estos ovocitos al carecer de núcleo.
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BLOQUE 3
Organelos relacionados
con la elaboración y el transporte
de biomoléculas: ribosomas,
retículo endoplasmático,
aparato de Golgi
La célula, entre otras cosas, elabora cada día
las biomoléculas que se necesitan tanto para
su propio consumo, como para ser enviadas
a otras partes del cuerpo. En este proceso
de elaboración y transporte de biomoléculas
intervienen diversos organelos, veamos cada
uno de ellos.
Ribosomas
Los ribosomas son pequeñas partículas
compuestas de arn ribosomal y proteínas.
Se encuentran dispersos en el citoplasma o
asociados al retículo endoplásmico rugoso.
En ellos se lleva a cabo la síntesis de proteínas, de acuerdo con las instrucciones del
adn nuclear.
Como ya se había mencionado, el adn no
puede salir del núcleo, así que para dirigir la
síntesis de proteínas se produce una copia que
es una molécula de arn mensajero que sale a
través de los poros nucleares y se dirige a los
ribosomas.
Los ribosomas actúan según las instrucciones genéticas del arn, donde el arn mensajero se coloca y arma las proteínas que se
requieren en la célula, acomoda los aminoácidos en el orden específico para cada proteína
de acuerdo con las instrucciones del adn. Al
igual que con un material como la madera se
pueden construir muchos objetos distintos,
en los ribosomas se pueden armar los miles
de proteínas diferentes que requiere la célula.
Por ejemplo, supongamos que se necesita
la producción de la proteína insulina en las
células del páncreas para ser distribuida a través de la sangre a todo el organismo. En este
caso, se produce una copia del gen de la insulina y se comienza a producir la proteína por
medio de los ribosomas.
Retículo endoplásmico
El retículo endoplásmico (re) es un sistema
de canales, sacos aplanados y tubos derivados
de la membrana plasmática e interconectados entre sí, por los que pueden circular las
moléculas que se van sintetizando. Si comparáramos la célula con una ciudad, el retículo
endoplásmico representaría las calles de una
zona industrial. Más de la mitad de las membranas que existen en la célula corresponden
al retículo endoplásmico.
120
Existen dos tipos de retículo endoplásmico:
Retículo endoplásmico liso (rel). En él se sinte-
tizan y transportan fosfolípidos, colesterol y
hormonas esteroides. Interviene en la eliminación de sustancias tóxicas.
Retículo endoplásmico rugoso (rer). Se encuentra
asociado a los ribosomas, que son los que le
dan la apariencia rugosa. Su función es almacenar y transportar las proteínas que se sintetizan
en los ribosomas, que son pequeñas fábricas de
proteínas. Se conecta con la membrana nuclear
y con el rel.
En el ejemplo que hemos mencionado de
la producción de insulina, el rer sería el sitio
donde se ubican los ribosomas que están sintetizando esta proteína.
Aparato de Golgi
Se le conoce también como complejo de
Golgi. Se compone de una serie de sacos
aplanados y apilados llamados cisternas, localizados cerca del núcleo celular, los cuales
se comunican entre sí y con el retículo endoplásmico.
La función que realiza este organelo es la
de dar el toque final a las proteínas y lípidos
que se han sintetizado en la célula; se podría
decir que los etiqueta y envuelve. Lo que hace
es modificar químicamente, clasificar y empacar las biomoléculas que van a ser secretadas o
enviadas al exterior de la célula.
Está formado por tres compartimentos:
Golgi cis. Cercano al núcleo, es donde se inicia la modificación de lípidos y proteínas,
recientemente elaborados en el retículo endoplásmico.
Compartimento medio. Donde se continúa la
modificación.
Golgi trans. El más alejado del núcleo, donde
se termina la modificación de las biomoléculas y se envían al exterior por medio de vesículas o bolsitas que se unen a la membrana
plasmática.
En el ejemplo de la producción de insulina, sería el sistema de Golgi el espacio donde
se prepara la insulina para ser enviada fuera
de la célula pancreática, hacia el torrente sanguíneo.
Así, al conjuntarse la acción de los ribosomas que están en el retículo endoplásmico
rugoso y la del aparato de Golgi, se lleva a
cabo la elaboración y el transporte de proteínas importantes para el organismo, como la
insulina (infográfico 2).
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Infográfico 2
R etrato
Elaboración y transporte de la insulina
La información sale del núcleo (1) a través de un poro nuclear (2) y llega hacia el retículo
endoplásmico rugoso (3), en el cual están ubicados los ribosomas (5). Una vez elaborada la
proteína (6) viaja por el retículo endoplásmico liso (4) y llega al aparato de Golgi (9) a través
de una vesícula transportadora (7). En el aparato de Golgi la proteína se modifica para ser
enviada al exterior de la célula (14) y sale a través de una vesícula secretora (10).
(8) Aparato de Golgi (ag). (11) Membrana plasmática. (12) Proteína secretada (13) Citoplasma.
1
2
14
3
13
11
Camillo Golgi. Médico italiano
que nació en 1844 y murió en
1926. Empleó nitrato de plata
para colorear tejido al llevarlo al
microscopio, lo que le permitió
demostrar la estructura de los
procesos de las células. De ahí
el aparato que lleva su nombre.
En 1906, Golgi recibió, junto con
el español Santiago Ramón y
Cajal, el premio Nobel de Medicina por sus estudios sobre la
estructura del sistema nervioso.
12
5
8
10
9
6
4
7
Desarrolla competencias
actividad grupal
Reconoce la célula como la unidad
fundamental de los seres vivos.
Analiza las características básicas, el origen,
la evolución, los procesos y la clasificación
de las células.
Resuelve con otro compañero la siguiente situación: Cuando nos causamos una herida,
por ejemplo una cortadura, es necesaria la producción de la proteína colágeno para
restituir la piel que se ha dañado. Revisen el texto anterior y describan los pasos que se
llevarían a cabo dentro de las células epiteliales para producir y exportar esta proteína
hacia la zona en reparación.
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121
BLOQUE 3
E l mundo que te rodea
Los lisosomas juegan un papel muy interesante en los procesos de autodestrucción de las células,
llamado apoptosis o muerte celular programada. Cuando la célula recibe ciertas señales, ya sea del
exterior o del interior de ella, sus lisosomas se rompen, las enzimas que contienen digieren todo el
contenido celular y se destruye la célula. A este proceso se debe el envejecimiento, en el cual se mueren más células de las que se producen, pero también gracias a la apoptosis se destruyen posibles
células cancerosas que podrían llegar a formar un tumor. El estudio de los lisosomas y de la apoptosis ha cobrado gran importancia en la actualidad, y todavía hay mucho por descubrir en ese campo.
Centros de almacenamiento
y procesamiento de
sustancias: vacuolas,
vesículas, lisosomas
y peroxisomas
Veamos a continuación una descripción
conceptual de dichas sustancias.
Vacuolas
Tienen la forma de una bolsa rodeada
por una sola membrana. Se presentan en
mayor tamaño y proporción en células
vegetales y pueden ocupar hasta 90% del
volumen de este tipo de células.
Se observan en células vegetales y animales. En las primeras pueden almacenar agua o productos elaborados como
almidón, aceites esenciales, pigmentos y
moléculas tóxicas. Los pigmentos hacen
que una flor sea roja o violeta, por ejemplo, y las sustancias tóxicas protegen a la
planta de los animales herbívoros.
En las células animales, como las de los
protozoarios, pueden funcionar como vacuolas contráctiles que bombean el exceso
de agua hacia el exterior, o bien, ser vacuolas digestivas que contienen productos ingeridos por la célula.
Vesículas
Son diminutos sacos membranosos que
se desplazan sobre el citoplasma; se forman a partir de la membrana plasmática.
Algunas llegan a englobar en su interior
biomoléculas y partículas atrapadas en el
medio externo. Este fenómeno se llama
endocitosis y permite a la célula alimentarse, o bien, atrapar partículas extrañas, que
luego serán digeridas en el interior de la
Glosario
122
célula. Un ejemplo de este proceso sucede
cuando nuestros glóbulos blancos atrapan
algún microorganismo invasor.
El fenómeno opuesto, llamado secreción o exocitosis, es la fusión de las
vesículas internas con la membrana plasmática seguida de la liberación de su
contenido al medio externo. En este caso,
estas vesículas se encuentran asociadas al
aparato de Golgi.
Lisosomas y peroxisomas
Los lisosomas son vesículas o bolsitas que
provienen del aparato de Golgi. Su función es la digestión celular, es decir, el procesamiento de las sustancias que ingiere
la célula. Contienen enzimas que digieren
macromoléculas y otras partículas incorporadas del medio extracelular, así como organelos desechados. Cuando la célula ingiere
alimentos o se come una partícula invasora
para defenderse, los envuelve en una vesícula. Entonces, los lisosomas se unen a esta y
liberan sus enzimas y digieren las partículas
contenidas en ella.
Por ejemplo, los leucocitos, que son las
células de defensa del organismo, realizan la fagocitosis de virus y bacterias que
penetran en el organismo. Estas células
contienen gran número de lisosomas, que
participan en la degradación o digestión
de los virus y bacterias que el leucocito
ha ingerido.
Los peroxisomas son un tipo especial
de lisosomas, que contienen una enzima
llamada peroxidasa, la cual actúa para eliminar un compuesto altamente perjudicial
para la célula, el peróxido de hidrógeno o
agua oxigenada.
Exocitosis. Movimiento de materiales, de adentro hacia afuera de la célula, por medio de pequeñas vesículas del
citoplasma que se fusionan con la membrana celular.
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Estructuras relacionadas con procesos
energéticos: mitocondrias y cloroplastos
Doble
membrana
Ahora pongamos atención a la descripción de estos organelos.
Membrana externa
Membrana interna
Matriz
Mitocondrias
Son organelos de gran importancia, porque en ellos se genera la
energía necesaria para que se puedan llevar a cabo las actividades
celulares. Sin ellas, la célula no podría moverse, o reproducirse,
de hecho sin energía una célula muere. Para funcionar adecuadamente requieren de oxígeno, así que cada vez que respiramos
ponemos a trabajar a nuestras mitocondrias (figura 13).
Las mitocondrias tienen un sistema de doble membrana, la
más externa es lisa, pero la interna contiene una gran cantidad de
pliegues llamados crestas mitocondriales. En ellas se encuentran
unidas las enzimas que participan en el proceso de respiración
celular encargado de liberar la energía de los alimentos en forma
de una molécula llamada atp. En el interior de la mitocondria
hay un espacio lleno de líquido llamado matriz mitocondrial. En
ella hay otras enzimas importantes para el desarrollo de las actividades de este organelo. También existe el espacio entre las
crestas y la membrana externa, llamado espacio intermembranal,
en el que se realizan actividades interesantes para el proceso de
obtención de energía.
Como ya se ha mencionado, las mitocondrias se parecen a las
bacterias por su tamaño, forma y estructura, ya que contienen
adn y se reproducen de manera independiente al resto de la
célula, al dividirse en dos. Esto fortalece la teoría endosimbiótica que propone el origen de este organelo a partir de bacterias
ancestrales.
Crestas
Figura 13. Estructura de una mitocondria.
Tilacoides
Grana
Cloroplastos
Los cloroplastos (figura 14) forman parte de un grupo de organelos que se encuentran presentes en las células vegetales y son
llamados plástidos. Estos plástidos se especializan en la fotosíntesis y en el almacenamiento. Existen tres tipos de plástidos en
los tejidos vegetales: cloroplastos, cromoplastos y amiloplastos.
Los cloroplastos llevan a cabo el proceso de la fotosíntesis, es
decir, captan la luz solar y producen azúcares a partir de agua y
bióxido de carbono. Al hacerlo, transforman la energía luminosa
en energía química que se guarda en los azúcares. Estos organelos
tienen un color verde, así que son los responsables del color verde
en las plantas.
Su forma es oval y tienen dos membranas: la exterior es lisa y
la interior se dobla de tal manera que forma una serie de discos
aplanados parecidos a pilas de monedas, llamados tilacoides. El
conjunto de tilacoides se conoce como grana. En el interior del
cloroplasto hay un líquido llamado estroma. En él se acumulan,
momentáneamente, los azúcares que se producen en la célula.
Los cloroplastos tienen su propio adn, por lo que se multiplican de manera independiente al resto de la célula, lo cual hace
pensar que se originaron a partir de bacterias fotosintéticas.
Los cromoplastos carecen de clorofila, pero tienen otros pigmentos, como carotenoides y licopenos que dan color naranja a
las zanahorias, amarillo a las flores, rojo a los tomates. Los amiloplastos carecen de pigmentos, son de color blanco y almacenan
gránulos de almidón. Abundan en las papas y semillas.
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Estroma
Figura 14. Estructura del cloroplasto.
123
BLOQUE 3
Desarrolla competencias
actividad individual
Analiza las características básicas,
el origen, la evolución, los procesos
y la clasificación de las células.
Responde las siguientes preguntas.
1. Todas las células tienen mitocondrias, aunque el número de estas varía de acuerdo
con las necesidades energéticas. Si se tomara una muestra de tejido de músculos de
la pierna de un futbolista y de una persona que pasa el día sentada viendo televisión,
¿cuál crees que tendría mayor número de mitocondrias? ¿Por qué?
2. Los espermatozoides poseen un collar de mitocondrias que rodea en su base al flagelo. ¿Cuál crees que sea la función de este collar? Toma en cuenta la función que
desempeñan las mitocondrias en las células.
3. Las células vegetales tienen diversos tipos de plástidos de acuerdo a su función. Se
tienen en el microscopio tres muestras de células vegetales, una de una hoja, otra de
una flor y otra de una semilla. ¿Qué tipo de plástidos (amiloplastos, cloroplastos o
cromoplastos) esperarías que predominara en cada uno de estas tres preparaciones?
Muestra
Tipo de plástido
Flor
Hoja
Semilla
4. Durante el otoño, las células de las hojas de algunos árboles dejan de producir clorofila,
con lo cual las hojas cambian de color y se tornan amarillas o rojizas. ¿Qué tipo de plástidos crees que van desapareciendo en las células de las hojas en la época de otoño?
Estructuras de soporte y movimiento:
citoesqueleto, cilios y flagelos
A continuación definiremos las características y funciones de dichas estructuras.
Citoesqueleto
El citoesqueleto celular es un armazón que solamente puede verse en un microscopio
electrónico. Se encuentra presente en todas las células eucariontes y está formado por
filamentos proteicos, entre los que destacan los filamentos intermedios, los microtúbulos y los microfilamentos:
Filamentos intermedios. Poseen forma cilíndrica y tienen como función dar resistencia
mecánica a la célula. Su diámetro es de unos 10 nm.
Microtúbulos. Tienen forma de tubo, su diámetro es de unos 25 nm y están formados
por la proteína tubulina. Son los principales organizadores del citoesqueleto y participan en el desplazamiento de componentes celulares.
124
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RECONOCES LA CÉLULA
COMO UNIDAD DE LA VIDA
Microfilamentos. Son los más delgados; su diámetro es de 5
a 9 nm. Están formados por la proteína actina, se acumulan
debajo de la membrana citoplasmática y controlan los movimientos de las células animales cuando se desplazan.
La función del citoesqueleto es mantener la forma de la
célula y, cuando es necesario, cambiar dicha forma. También
posibilita la contracción de células musculares, el movimiento de células como las amibas y lleva a cabo el transporte y
organización de los organelos en el citoplasma. Además, los
microtúbulos y filamentos son fundamentales para la división celular; en las células animales los microtúbulos forman
una estructura llamada centriolo, que desempeña un papel
importante en la reproducción celular.
Cilios y flagelos
Los cilios y flagelos son prolongaciones del citoplasma que
sobresalen de la membrana celular y participan en el desplazamiento de la célula. Su estructura es similar, ambos están
formados en su interior por microtúbulos. La manera de distinguirlos es por su tamaño y número.
Los cilios son cortos y abundantes. Miden de 5 a 10 micras de longitud. Se mueven de manera ondulatoria y se encuentran en la superficie de organismos unicelulares, como los
paramecios. En este tipo de organismos, además de favorecer
su desplazamiento, crean corrientes de agua alrededor de ellos
para atraer el alimento. También algunas células del cuerpo
humano, como las del sistema respiratorio, tienen cilios cuya
función es crear corrientes que arrastren y eliminen partículas
que llegan a entrar a través de la nariz o la boca.
Los flagelos son más largos y gruesos que los cilios y
se encuentran en menor cantidad. En general las células
pueden tener de uno a tres flagelos y estos llegan a medir
unas 100 micras.
Este tipo de organelos se encuentra en bacterias y en algunas células eucariontes.
Por ejemplo, los espermatozoides tienen un flagelo (figura 15) que mueven en forma de látigo cuando avanzan
por la vagina para llegar a fecundar a un óvulo.
Analiza las características básicas, el origen, la evolución,
los procesos y la clasificación de las células.
actividad individual
Desarrolla competencias
Resuelve en tu cuaderno los siguientes ejercicios.
1. Menciona tres efectos que tendría en una célula la destrucción de su citoesqueleto.
2. Algunos espermatozoides defectuosos llegan a tener
dos flagelos. Explica por qué les es más difícil llegar
hasta el óvulo.
3. Repasa el texto y anota en un cuadro la función de cada
organelo, a continuación:
•
•
•
•
•
•
•
•
Pared celular
Membrana plasmática
Núcleo
Nucleolo
Ribosoma
Retículo endoplásmico liso
Retículo endoplásmico rugoso
Aparato de Golgi
•
•
•
•
•
•
•
Vacuolas y vesículas
Lisosomas
Mitocondrias
Cloroplastos
Citoesqueleto
Centriolos
Cilios y flagelos
Analiza las características básicas, el origen, la evolución,
los procesos y la clasificación de las células.
La biología en mi entorno
Elabora un mapa mental ilustrado donde señales las funciones de los organelos celulares, relacionadas con las actividades de un ser humano. Revisa el texto para encontrar
algunos ejemplos y piensa en algunos otros más.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la
práctica de laboratorio “Funciones celulares”, que se encuentra en la Sección final (p. 215). Elabora un reporte de
tu actividad experimental.
Figura 15. Los espermatozoides se mueven por medio de un flagelo que los
impulsa moviéndose en forma de látigo.
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125
Evaluación sumativa
Heteroevaluación
I. A
nota dentro de la figura correspondiente los números que describen las características de una célula procarionte y de una célula eucarionte. Muestra después tu trabajo al profesor.
1. Las bacterias son un ejemplo de este tipo de células.
2. Tienen núcleo y organelos.
3. No tienen núcleo definido.
4. Son las células más primitivas.
5. Su adn es circular.
6. Son más evolucionadas.
7. Se piensa que se originaron por endosimbiosis.
8. Su adn tiene forma de filamentos.
Célula procarionte
Célula eucarionte
II. C
orrelaciona las columnas eligiendo el organelo o la estructura celular involucrada en la actividad
biológica señalada y muestra tus respuestas al profesor.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Las plantas llevan a cabo la fotosíntesis.
Comunicación entre las neuronas del cerebro.
Reproducción de las células de un embrión.
Elaboración de proteínas, como la insulina.
Generación de energía para el movimiento muscular.
Destrucción de partículas invasoras, como virus y bacterias.
Almacenamiento de pigmentos vegetales en una flor.
a. Vacuola
b. Núcleo
c. Membrana
d. Ribosoma
e. Cloroplasto
f. Mitocondria
g. Lisosoma
Autoevaluación
I. Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno.
1. Define con tus propias palabras la teoría celular.
2. Explica la teoría endosimbiótica de Lynn Margulis, por medio de esquemas.
3. C
omenta alguna de las teorías actuales del origen de la vida, la que te parezca más acertada. Explica
el porqué de tu elección.
4. Describe qué intentos ha hecho el ser humano por buscar vida en otros planetas en tiempos recientes.
5. Explica por qué es importante estudiar las células.
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II. R
eflexiona y responde las siguientes preguntas en tu cuaderno acerca de tu desempeño durante el
estudio del bloque.
1. ¿Cómo te ayudaron los conocimientos de tu vida cotidiana durante el estudio del bloque?
2. Anota una nueva pregunta que has generado a partir del estudio de este bloque.
3. Señala alguna estrategia que utilizas para aprender.
Instrumentos de evaluación
I. Realiza las siguientes actividades.
1. A
hora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se
te planteó al inicio (p. 96).
2. Trata de resolver el problema.
3. F
íjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad
de que fortalezcas las competencias adquiridas.
II. U
tiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que
alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego,
consulta la siguiente escala.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Reconoce la célula como
la unidad fundamental de
los seres vivos.
Reconoces claramente
la célula como unidad
fundamental de los seres
vivos.
Identificas con
algunas dificultades
la célula como unidad
fundamental de los seres
vivos.
No identificas la
célula como unidad
fundamental de los seres
vivos.
Analiza las características
básicas, el origen, la
evolución, los procesos
y la clasificación de las
células.
Explicas correctamente
las características
básicas, el origen,
la evolución y la
clasificación de las
células.
Reconoces, con
algunas dificultades las
características básicas,
el origen, la evolución
y la clasificación de las
células.
No reconoces
las características
básicas, ni el origen,
la evolución y la
clasificación de
las células.
Valor
6
4
2
Total:
Escala
Excelente:
5-6
Bien:
3-4
Insuficiente: 1-2
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127
Desempeños del estudiante
Bloque 4
Describes el metabolismo
de los seres vivos
Bloque 3
Bloque 4
Reconoces la célula
como unidad de la vida
Describes el metabolismo
de los seres vivos
• Describe los procesos energéticos
que se desarrollan en los seres vivos
y que mantienen la vida.
• Reconoce las formas de nutrición que realizan
los seres vivos para obtener su energía.
Bloque 5
Valoras la biodiversidad
e identificas estrategias
para preservarla
Competencias a desarrollar
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia
y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones
éticas de sus comportamientos y decisiones.
• De manera general o colaborativa, identifica problemas,
formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis
necesarias para responderlas.
• Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación para
obtener, registrar y sistematizar información para responder
a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes
y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación
o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones
aportando puntos de vista con apertura y considerando los
de otras personas de manera reflexiva.
• Trabajando en equipo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios
científicos relativos a las ciencias biológicas.
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del
medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto
ambiental advirtiendo que los fenómenos que se desarrollan
en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro
de un contexto global interdependiente.
• Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias,
instrumentos y equipos en la realización de actividades de su
vida cotidiana enfrentando las dificultades que se le presentan
siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Introducción
Objetos
de aprendizaje
Tipos de energía
Reacciones endotérmicas
y exotérmicas
Adenosintrifosfato (atp)
- estructura y función
- ciclo del atp
Metabolismo
- enzimas
- catabolismo y anabolismo
- procesos anabólicos:
quimiosíntesis y fotosíntesis
- procesos catabólicos:
respiración celular y fermentación
T
odos sabemos que para poder mantenernos con vida es
necesario alimentarnos y respirar. Estos dos procesos son los
que nos permiten obtener la energía necesaria para realizar
las actividades cotidianas.
Así, cada mañana, para tener energía, nos servimos un sabroso y nutritivo
desayuno, y al igual que nosotros, algunos animales se disponen a buscar su
alimento: unos se preparan para cazar, otros para comer hierba y otros más para
tomar frutos de los árboles, mientras que las plantas se nutren de los rayos del Sol
y los aprovechan para hacer la fotosíntesis.
Demos un vistazo a lo que ocurre en el interior de una célula: veamos cómo
hace para obtener energía de los alimentos que ingerimos y para mantener a
través de diversos procesos químicos esa maravilla de la naturaleza que es la vida.
Conozcamos también en este bloque las diferentes formas de nutrición de los
seres vivos.
A continuación te presentamos un mapa conceptual que organiza los temas
principales de este nuevo bloque.
Formas de nutrición autótrofa
(quimiosíntesis y fotosíntesis)
y heterótrofa (holozoica,
saprófita y parásita)
Seres vivos
se mantienen por
llevan a cabo
transformaciones
de energía
metabolismo
nutrición
se divide en
como
que se observan como
tienen diversas formas de
reacciones
endotérmicas
reacciones
exotérmicas
anabolismo
catabolismo
por ejemplo
por ejemplo
fotosíntesis
quimiosíntesis
130
autótrofa
heterótrofa
respiración
aerobia
respiración
anaerobia
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Para comenzar...
Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario
que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has
adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos
aspectos que no conoces o dominas para enfocar tu estudio.
Conocimientos
Resuelve lo que se te solicita a continuación.
1. Escribe una definición breve de energía.
Actividades
de enseñanza
Lluvia de ideas
en la que se expresen las
nociones del alumnado sobre
las formas de energía que se
manifiestan en los seres vivos.
Dinámica para la recuperación
de conocimientos sobre los
procesos de transformación
de energía y las reacciones
exotérmicas y endotérmicas
que suceden en los seres vivos.
Explicación de la estructura
y la función del atp como molécula
portadora de energía.
2. Menciona diversas formas en las que se manifiesta la energía.
Organizador gráfico
donde se represente el ciclo del atp.
Actividad experimental
sobre la función de las enzimas
en los procesos biológicos.
3. Anota la primera ley de la termodinámica.
Explicación del concepto
metabolismo a partir de ejemplos
de situaciones cotidianas.
Exposición, con apoyo audiovisual
y mediante ejemplos, de las
características de la nutrición
autótrofa, sus procesos de
quimiosíntesis y fotosíntesis,
y los pasos de cada uno de estos.
4. Anota la segunda ley de la termodinámica.
5. Explica qué es una reacción química.
Investigación documental
sobre las consecuencias
ambientales de la destrucción de
la fauna y su relación con la tasa
de fotosíntesis a nivel regional,
nacional y mundial.
Exposición, utilizando medios
audiovisuales, de los procesos
del catabolismo que favorecen
la obtención de energía de los
organismos: respiración celular
y fermentación.
Investigación documental
sobre las etapas de la respiración
aerobia y la anaerobia, y sobre el
lugar donde se realiza en la célula.
Continúa...
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131
Actividades
de enseñanza
Lluvia de ideas para recuperar
los conocimientos sobre
las formas de nutrición
de los seres vivos: autótrofos
(quimiosintéticos y fotosintéticos)
y heterótrofos (holozoicos,
saprofitos y parásitos).
Investigación sobre la relación
entre las formas de nutrición autótrofa
y las de nutrición heterótrofa,
donde se señale la dependencia
de los animales y los hongos
respecto a los organismos
productores, como las plantas;
actividad integradora de debate
sobre los resultados obtenidos.
Actividad integradora de debate
sobre el tema “Implicaciones
de los avances tecnológicos vs.
daño a la naturaleza”.
Habilidades
I. Describe cómo se nutre…
1. Un hongo:
2. Un cactus:
3. Un microorganismo:
4. Una estrella de mar:
5. Una esponja:
II. E
xplica por qué todos los seres vivos necesitan respirar y qué función tiene
el oxígeno en los organismos.
Actitudes y valores
I. Describe cuál es la importancia de la fotosíntesis en relación con el problema del
calentamiento global.
II. S
eñala la importancia de los procesos de fermentación para beneficio del ser
humano.
III. Señala por qué valen la pena el cuidado y la limpieza en tu aula.
132
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Problema
La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla.
Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados
con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de estas puedes saber si estás adquiriendo
cada uno de esos desempeños.
a. Describe los procesos energéticos que se desarrollan en los seres vivos y que mantienen la vida.
b. Reconoce las formas de nutrición que realizan los seres vivos para obtener su energía.
Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para
resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso que
se plantea y respondas las preguntas que le siguen en tu cuaderno.
Un hallazgo en el jardín
Una tarde de verano, Sara encontró algo inesperado en
su jardín: un pequeño colibrí había hecho su nido en el
árbol de granadas que estaba justo frente a la ventana de
su cuarto. Era un nido pequeño, formado por ramitas bien
engarzadas. La ubicación del nido le dio la oportunidad de
observar día a día el vuelo del colibrí, ver cómo se alimentaba del néctar de las flores, y cómo sus polluelos al nacer
eran alimentados por su mamá. Sara reflexionaba acerca
de cómo es que el colibrí logra batir sus alas rápidamente
para sostenerse en el aire y de cómo el alimento que daba
a sus pequeñuelos les permitió ir creciendo hasta llegar a
salir del nido y volar por sí mismos unas semanas después.
Llegaron las lluvias y de pronto el jardín de Sara se llenó
de hongos de brillantes colores. Sara estaba sorprendida
con los fenómenos de la naturaleza que lograba observar
a través de su ventana.
a1. ¿Qué tipo de energía se manifiesta cuando un colibrí bate sus alas?
a2. ¿Cuál es la fuente de energía que hace que un colibrí pueda volar?
a3. Explica cómo hace el árbol de granada para producir el néctar de sus flores.
a4. ¿Qué proceso debe realizar el colibrí para obtener energía de su alimento?
a5. ¿Qué tipo de moléculas producen los polluelos para digerir el alimento que reciben?
b6. ¿Cómo se nutren los hongos?
b7.
¿En qué difiere la forma de nutrición de un hongo con respecto a la de un animal como el colibrí?
¿Y respecto a una planta como el árbol de granada?
a8.
Algunas granadas del árbol de Sara se abrieron y adquirieron un aroma similar al vinagre; ¿a qué
crees que se deba ese cambio? Describe el proceso involucrado.
b9.
Señala cuáles de los organismos que observó Sara eran heterótrofos y cuáles eran autótrofos.
b10.En el suelo del jardín de Sara, que era muy fértil, había bacterias nitrificantes, que enriquecen la
tierra, y que realizan quimiosíntesis. Investiga en qué consiste este proceso y descríbelo.
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133
Autoevaluación
Cuando hayas concluido este bloque:
1. C
ontrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre
todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su docente.
2. R
econoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos.
Aspectos a evaluar
3
2
Describe los procesos
energéticos que se
desarrollan en los seres
vivos y que mantienen
la vida.
Reconoces claramente
los procesos energéticos
que se desarrollan en
los seres vivos y que
mantienen la vida.
Identificas, con algunas
dificultades, los procesos
energéticos que se
desarrollan en los seres
vivos y que mantienen
la vida.
No identificas los
procesos energéticos
que se desarrollan en
los seres vivos y que
mantienen la vida.
Reconoce las formas
de nutrición que realizan
los seres vivos para
obtener su energía.
Explicas correctamente
las formas de nutrición
que realizan los seres
vivos para obtener
su energía.
Reconoces, con algunas
dificultades, las formas
de nutrición que realizan
los seres vivos para
obtener
su energía.
No reconoces
las formas de nutrición
que realizan los seres
vivos para obtener
su energía.
Valor
6
1
4
2
Total:
3. Suma el total de aciertos de esta rúbrica. Luego, consulta la siguiente escala.
Escala
Excelente:
5-6
Regular:
3-4
Insuficiente: 1-2
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y
determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje.
134
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Para comenzar...
Tema 1
Tema 2
Tema 3
Tipos de energía.
Reacciones exotérmicas
y endotérmicas
Adenosín trifosfato (atp):
estructura y función.
Ciclo del atp. Enzimas
Procesos anabólicos
relacionados con la nutrición
autótrofa: quimiosíntesis
y fotosíntesis
Continúa...
Asume el reto
1. Describe y anota todas las formas de energía que se manifiestan en:
a. Un guepardo corriendo.
b. Un cocodrilo al comer.
c. Una planta al hacer fotosíntesis.
d. Una araña que está en lo alto de un árbol.
e. Una persona al pensar.
2. Reflexiona cómo es que los organismos adquieren la energía que necesitan para llevar a
cabo sus actividades. Anota tu reflexión y coméntala con tus compañeros.
Los seres vivos, como has podido analizar, manifiestan diversas formas de energía: buscar
su alimento, escapar de sus depredadores, defenderse, reproducirse, crecer… son acciones
indispensables para mantenerse vivos y requieren de un alto costo energético.
El estudio de los procesos energéticos se conoce como termodinámica y sus leyes se
aplican tanto en la materia no viva como en la materia viva.
Así, la primera ley de la termodinámica dice que la energía del universo no se crea ni
se destruye, solo se transforma.
La energía se puede definir como la capacidad para realizar un trabajo. Una de las
principales características de la energía es que es posible encontrarla de diversas formas en la naturaleza y transformarse de un tipo de energía a otro.
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135
BLOQUE 4
Fuente de
energía luminosa
Fotosíntesis
(transforma la energía
luminosa en energía
química)
Respiración
(transforma la
energía química
en cinética y otras)
Figura 1. La energía del Sol es transformada por las plantas
gracias a la fotosíntesis y aprovechada por el resto de los seres
vivos a través de la respiración.
CUADRO 1. EJEMPLOS DE TRANSFORMACIONES
DE LA ENERGÍA QUÍMICA
Formas de
Ejemplos
energía
Se manifiesta en los organismos al moverse, caCinética
minar, correr, trepar.
Organismos bioluminiscentes como las luciérnaLuminosa
gas y varios tipos de peces.
Transmisión del impulso nervioso del cerebro, órEléctrica
ganos de los sentidos como la vista y el oído, por
ejemplo, las anguilas eléctricas.
Se utiliza en procesos de biosíntesis para el creQuímica
cimiento, el transporte en las membranas celulares, la reproducción de las células.
Se produce en todas las actividades de los orgaCalorífica
nismos, debido a que todas las transformaciones
energéticas producen calor.
La energía potencial es la que está de alguna manera almacenada, por ejemplo, en una araña que se encuentra en lo alto
de un árbol, y se puede transformar en energía cinética, o de
movimiento, cuando la araña se deja caer sobre su presa.
Dado que la energía no se crea ni se destruye, ¿de dónde
proviene la energía que nos mueve y que mantiene los procesos
de todos los seres vivos?
El Sol es nuestra fuente primaria de energía; nos envía cada
año unas 13 × 1023 calorías (13 seguido de 23 ceros), de las cuales
solo una pequeña fracción, menos de 1%, se convierte, por medio
de los procesos de fotosíntesis de las plantas, en la energía que
propulsa todos los procesos de la vida. Todos los animales, incluidos nosotros los seres humanos, dependemos de las plantas para
subsistir; por eso se dice que las plantas son la base de las pirámides alimenticias. La energía química que obtenemos de ellas nos
da la energía necesaria para movernos, crecer y reproducirnos.
Como ves, la vida en la Tierra simplemente no sería posible sin
la luz que nos envía cada día el Sol (figura 1).
¿Cómo se produce la transformación
de energía en los seres vivos?
A través de la fotosíntesis las plantas producen azúcares. La
energía que se encuentra almacenada en los enlaces químicos
de los azúcares y otros nutrientes es adquirida por los animales que se alimentan de plantas, y es utilizada para actividades
específicas que pueden variar de un organismo a otro y puede
transformarse en otras formas de energía.
Para liberar esa energía, lo que necesitamos es respirar. Los procesos de respiración celular son indispensables para mantener la
vida; todos sabemos que un organismo que deja de respirar deja de
vivir y esto es, en última instancia, porque deja de liberar energía.
En el cuadro 1 se muestran algunos ejemplos de transformaciones de la energía química que podemos observar en los
seres vivos.
Cabe recalcar que todos los procesos en los que se transforma
un tipo de energía en otro generan calor, es decir, el calor es un
producto secundario de cualquier actividad en la que se gaste
energía. Por eso todos los seres vivos despiden calor. Algunos,
como las lagartijas, lo pierden rápidamente y se escapa al medio
ambiente, pero otros, como las aves, lo conservan bajo su capa
de plumas y por eso se encuentran siempre a una temperatura
constante, muchas veces por arriba de la ambiental. El calor que
se libera al ambiente es una forma de energía que deja de ser útil.
E l mundo que te rodea
¿Alguna vez te has puesto a observar un colibrí volando? ¿Sabías que puede agitar sus alas
hasta 78 veces por segundo para mantenerse inmóvil en el aire mientras toma el néctar de una
flor? El corazón del colibrí late a un ritmo de 500 latidos por minuto cuando está descansando
y el doble cuando está en actividad. Estas pequeñas aves almacenan en su organismo energía
en forma de grasas que se acumulan bajo su piel. El alimento que consumen es principalmente
el néctar de las flores, rico en azúcares y elaborado por procesos de fotosíntesis de las plantas. Estas transforman la energía solar, así que, en última instancia, es el Sol el que provee de
energía a estas pequeñas aves para efectuar sus movimientos.
136
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Desarrolla competencias
actividad individual
Describe los procesos energéticos que se desarrollan en los seres
vivos y que mantienen la vida.
Elabora un mapa mental ilustrado de las diversas formas en que puede manifestarse la energía en los
seres vivos: luminosa, calorífica, cinética, eléctrica, biosíntesis. Recuerda incluir en tu mapa al Sol como
la fuente que provee de energía a los seres vivos a través de los procesos de fotosíntesis de las plantas.
Reacciones exotérmicas
y endotérmicas
Como ya hemos mencionado, los seres vivos se
rigen, al igual que toda la materia del universo, por
las leyes de la termodinámica.
La segunda ley de la termodinámica nos indica
la dirección en que se pueden llevar a cabo las
reacciones químicas de manera espontánea. Nos
dice que todo proceso de manera natural tiende a
ir de un estado de mayor energía potencial a uno
de menor energía potencial; en pocas palabras,
que las piedras ruedan hacia abajo en una montaña y no cuesta arriba.
De acuerdo con esta ley, las reacciones que pueden ocurrir de manera espontánea son aquellas
en las que se libera energía, llamadas reacciones exotérmicas o exergónicas (figura 2a). Muy
a menudo esa energía se libera en forma de calor. Por ejemplo, cuando se quema la madera se
produce una reacción exotérmica en la que se libera mucho calor. Para que la madera comience
a quemarse necesita recibir calor. A esa energía
necesaria para iniciar una reacción química se le
conoce como energía de activación. Una vez que
se inicia la reacción exotérmica, se libera una
cantidad mucho mayor de energía que la que se
necesitó para iniciar el proceso.
La respiración celular es un proceso que incluye reacciones exotérmicas también. Los azúcares
que comemos reaccionan y se descomponen en
moléculas más pequeñas, lo que provoca la liberación de energía química que se aprovecha para
realizar un trabajo, como movernos, reproducirnos o simplemente pensar.
Las reacciones endotérmicas o endergónicas
(figura 2b) son reacciones que requieren de energía para poder llevarse a cabo. Se podría decir que
Desarrolla competencias
actividad grupal
son reacciones que se realizan “cuesta arriba”. Un
ejemplo de reacción endotérmica es la elaboración
de azúcares en las plantas; en este caso se requiere
de la aportación de energía del Sol para que la
reacción o reacciones necesarias se lleven a cabo.
La segunda ley de la termodinámica también
nos indica que el grado de desorden del universo
(llamado entropía) tiende a aumentar. Podemos
entender esto si pensamos en el cuarto de un adolescente. Tiene una cierta tendencia a estar desordenado, a que su entropía vaya aumentando, hasta
que se le aplica energía para ordenarlo. Un ser vivo
requiere de un alto grado de organización y para
mantenerse vivo requiere de un aporte constante de energía. En el momento que el organismo
muere, sus componentes se desordenan y vuelven
al suelo, con lo que aumenta la entropía.
A
B
+
C
+
Reactivos
D
+
Energía
Productos
a. En una reacción exotérmica se libera energía.
Energía
+
C
+
D
A
+
B
b. Una reacción endotérmica consume energía.
Figura 2. Reacción exotérmica (a) y reacción endotérmica (b).
Describe los procesos energéticos que se desarrollan en los seres
vivos y que mantienen la vida.
En compañía de dos de tus compañeros, realicen el siguiente experimento.
1. Coloquen 100 mL de agua en un vaso y midan su temperatura.
2. Disuelvan 1 g de hidróxido de sodio (NaOH) en el agua del vaso. (Tengan cuidado porque el NaOH produce quemaduras en la piel.)
3. Midan la temperatura cuando el NaOH se disuelva totalmente.
4. Expliquen qué tipo de reacción se llevó a cabo (endotérmica o exotérmica).
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137
Tema 1
Tema 2
Tipos de energía.
Reacciones exotérmicas
y endotérmicas
Adenosín trifosfato (atp):
estructura y función.
Ciclo del atp. Enzimas
Tema 3
Continúa...
Procesos anabólicos
relacionados con la nutrición
autótrofa: quimiosíntesis
y fotosíntesis
Asume el reto
Formados en seis equipos, realicen el siguiente juego que se puede llevar a cabo en el
salón de clase o al aire libre.
1. Cada equipo nombrará un representante que tenga buena condición física.
2. Cada equipo tendrá una bolsa de semillas de frijol, que representarán las monedas
para pagar por cada actividad física que realice su representante.
3. Cada uno de los representantes de los equipos realizará las actividades que se señalan a continuación en un tiempo límite de 3 minutos.
4. Antes de hacer cada actividad deberá recibir el pago en monedas por parte de su
equipo. El pagador estará al fondo del salón, o si la actividad se hace al aire libre estará a unos 10 metros del sitio donde se realicen las actividades físicas.
5. Al terminar cada ejercicio, el representante del equipo volverá con el pagador para
recibir las monedas correspondientes a la actividad que sigue.
6. El que logre hacer más actividades hará que gane su equipo (puede repetirse alguna
actividad en caso de terminar la lista).
7. Las actividades serán las siguientes:
a. Saltar diez veces en un pie: 10 monedas.
b. Hacer cinco sentadillas: 15 monedas.
c. Sentarse y cruzar los brazos: 2 monedas.
d. Hacer dos lagartijas: 8 monedas.
e. Escribir su nombre: 5 monedas.
f. Saltar quince veces con ambos pies: 25 monedas.
8. Al final del juego reflexionen acerca del costo energético de cada acción que llevamos
a cabo, y de cómo podemos recuperar la energía que gastamos en cada momento.
9. Cada equipo anotará una conclusión y la comentará con el resto del grupo.
138
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
ATP
y energía en las células
Nuestro cuerpo gasta una gran cantidad de energía cada día. Por el simple hecho
de estar sentados, contemplando la televisión, podemos gastar unas 1 500 calorías.
Si caminamos o corremos gastamos más, el doble o el triple según la intensidad de
nuestras actividades. Pero, después de hacer ejercicio, ¿cómo hacemos para reponer
la energía perdida? Para ello contamos con una molécula especializada en aportar la
energía a todas las reacciones químicas que se llevan a cabo en nuestro cuerpo: el atp.
Esta molécula, considerada como la “moneda energética” del organismo, se produce en cada una de nuestras células, se puede obtener a partir de los azúcares que
ingerimos, del glucógeno que almacenamos como reserva, o bien de la grasa que se
encuentra en nuestras “llantitas”.
Veamos cuál es la relación entre el atp y las reacciones endotérmicas de nuestro
organismo. Para que se lleve a cabo una reacción endotérmica, es necesario aportar
energía. En un ser vivo se llevan a cabo muchas reacciones endotérmicas, como la síntesis de proteínas, la producción de azúcares o la construcción de nuevas células durante el
crecimiento y la reproducción. ¿Cómo lograr que esas reacciones endotérmicas se lleven
a cabo? Pensemos en un automóvil que se mueve cuesta arriba en una montaña. Lo que
necesitamos es abastecerlo de gasolina para que esta se queme (reacción exotérmica)
mientras el auto se mueve hacia arriba (reacción endotérmica). Para que una reacción
endotérmica pueda llevarse a cabo, es necesario que se acople a otra reacción exotérmica.
Así, para que una planta pueda fabricar azúcares (proceso endotérmico), es preciso
que se acople a la liberación de energía solar (proceso exotérmico). Cada vez que se realiza en nuestro organismo alguna reacción endotérmica, en alguna otra parte del cuerpo
tuvo lugar una reacción exotérmica, generalmente más energética, para impulsarla.
En las células y en los tejidos, las reacciones acopladas funcionan por medio de
moléculas portadoras de energía. Estas funcionan como baterías recargables: obtienen
una carga de energía en una reacción exotérmica, se desplazan a otro lugar de la célula
y liberan la energía para impulsar una reacción endotérmica. El principal acarreador
de energía en las células es el atp (adenosín trifosfato), que es un nucleótido formado
por la base nitrogenada adenina, el azúcar ribosa y tres grupos fosfato. Al atp se le
conoce como la moneda energética de la célula. Podemos observarlo a continuación.
Trifosfato de adenosina (atp)
NH2
N
C
C
N
Enlaces
de “alta energía”
HC
N
CH
C
N
O-
O
CH2
H
H
H
O
P
O-
O
P
O-
O
P
O-
H
O
O
O
OH
OH
Cuando el atp se acopla a alguna reacción endotérmica, libera un grupo fosfato,
con lo que se desprende la energía necesaria para impulsar la reacción. El atp se convierte entonces en adp (adenosín difosfato), acompañado de un grupo fosfato.
atp
Adenosín trifosfato
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aDp
Adenosín difosfato
+
Pi
Fósforo inorgánico
139
BLOQUE 4
Para que el atp vuelva a ser utilizado en otra reacción acoplada, es necesario que
el grupo fosfato se le vuelva a unir. Es como tener una cajita de sorpresa que al abrir
libera una figura unida a un resorte. Para que vuelva a funcionar hay que volver a
comprimir el resorte y cerrarla bien.
El proceso para restituir el atp se puede llevar a cabo mediante la respiración celular.
La degradación exotérmica de la glucosa en las células durante la respiración celular se
acopla con la formación del atp, y la degradación exotérmica de este último con diversas
reacciones celulares. Cuando un fosfato se separa por hidrólisis, el atp libera la cantidad de
energía apropiada para muchas de las reacciones metabólicas. El alto contenido de energía
del atp proviene de la interacción compleja de los átomos de su molécula (como se muestra en el siguiente esquema sobre el ciclo del atp). Así, cada una de nuestras actividades
implica un costo energético, un gasto determinado de atp que deberá ser restituido a
partir de los alimentos y los procesos de respiración celular.
Ciclo del atp
P
P
P
Trifosfato
Adenosina
Energía
Energía de
reacciones
exotérmicas
(por ejemplo,
respiración
celular)
ADP +
Energía para reacciones
endotérmicas (por
ejemplo, síntesis de
proteínas, conducción
de impulsos nerviosos
y contracción muscular)
P
P
Adenosina
Desarrolla competencias
P
Difosfato
actividad grupal
Describe los procesos energéticos que se
desarrollan en los seres vivos y que mantienen
la vida.
Organizados en equipos, elaboren un diagrama en el que señalen el ciclo del atp y explíquenlo a sus compañeros y al docente.
La biología en mi entorno
Elabora una lista de 20 acciones en las que gastes
Entrega el trabajo a tu profesor.
Glosario
140
Describe los procesos energéticos que se
desarrollan en los seres vivos y que mantienen
la vida.
atp.
Ilustra algunas de ellas.
Hidrólisis. Desdoblamiento de la molécula de ciertos compuestos orgánicos por acción del agua.
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Lee
Las bebidas energizantes. Verdades detrás de su fama
En los últimos años, las bebidas energizantes se han vuelto las favoritas de
nuestros jóvenes, principalmente en las
noches. El consumo y abuso de estas
bebidas ha ido en aumento, en especial
combinadas con bebidas alcohólicas,
aun cuando pueden ser fatales.
Muchos atletas también las utilizan para
“rehidratarse” durante y después del
ejercicio.
En la década de los 80, en Europa,
aparecieron las primeras bebidas energizantes, creadas para incrementar la
resistencia física, proveer reacciones
más veloces, mayor concentración, estar
mucho más alerta, estimular el metabolismo, y hasta evitar el sueño y rendir
más tiempo en el gimnasio.
Sin embargo, estas bebidas no intentan compensar la pérdida de líquidos y
minerales durante el ejercicio, pues el
término de “energía” utilizado se refiere
a cierto efecto farmacológico de algunas
sustancias activas y no a la producción
de calorías de los nutrientes, por lo que
crea demasiada confusión.
Pero… ¿qué es lo que tienen estas bebidas? Veamos:
Carbohidratos. La mayoría de estas
bebidas contienen cerca de 20 a 30 gramos de carbohidratos, incluso algunas
hasta 70. Teniendo en cuenta su alto
contenido de carbohidratos no se recomienda ingerirlas antes o durante el
ejercicio, debido a que retardan la absorción intestinal.
Carnitina. Es un componente que actúa
en el metabolismo de las grasas. Es
necesario para la oxidación de las grasas
a nivel de la mitocondria de las células.
Normalmente las personas sanas producen suficiente carnitina para mantener
las funciones del organismo.
D-Ribosa. Es un azúcar simple, eje del
material genético y el punto de partida
para la producción de adenosina trifosfato (ATP).
Taurina. Es un aminoácido considerado
típicamente “no esencial”. Funciona
como un transmisor metabólico, desintoxicante y acelera la contractilidad
cardiaca. Se ha demostrado que los
niveles bajos de la taurina se asocian
con enfermedades como cardiomiopatía, degeneración retinal y retraso de
crecimiento.
Inositol. El cuerpo lo puede producir
desde la glucosa, por ello no es esencial.
Cafeína. Es la sustancia psicoactiva
más ingerida. Es un conocido estimulante que puede crear adicción. Es uno
de los componentes no nutritivos común
dentro de las bebidas y dietas de los
deportistas, y ahora se encuentra en las
bebidas energizantes.
Como puede verse, las bebidas “energizantes” contienen todo un coctel
de ingredientes, que son más bien
“estimulantes” y que no favorecen
la producción de ATP para reponer la
energía perdida.
Fuente: http://foro.univision.com/univision/board/message?board.
id=republicadominicana&message.id=73040
A partir de la lectura, realiza las siguientes actividades.
1. Visita un supermercado y revisa las fórmulas que muestran las bebidas energizantes. Localiza algunos
de los ingredientes que se mencionan en la lectura.
2. Realiza una encuesta entre tus conocidos para saber cuántos de ellos consumen este tipo de bebidas.
3. Elabora una conclusión acerca de la importancia de analizar con cuidado los productos industrializados
que consumimos.
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141
BLOQUE 4
Enzimas
Alto
Contenido energético
de las moléculas
Energía de activación
sin catalizador
Energía de activación
con catalizador
Reactivos
Productos
Bajo
Avance de la reacción
Figura 3. Los catalizadores, como las enzimas, reducen la
energía de activación necesaria para iniciar una reacción.
Sustrato
Producto
Sitio activo
Enzima
Complejo enzima - sustrato
Figura 4. Acción enzimática.
Glosario
142
Enzima
Cada una de nuestras actividades cotidianas, como caminar, pensar
o comer, involucra diversas reacciones químicas en nuestro organismo. Estas reacciones, aun cuando sean exotérmicas, para iniciarse
necesitan de una aportación de energía, a la que se conoce como
energía de activación, que es equivalente al chispazo que debemos
aplicar para lograr que un encendedor se prenda.
En el caso de los seres vivos no podemos producir “chispazos” en
cualquier parte del cuerpo para que las reacciones químicas se inicien.
Los seres vivos poseemos enzimas que actúan como catalizadores, es
decir, sustancias que aceleran las reacciones y reducen la energía de activación (figura 3). Una característica interesante de las enzimas es que
actúan a la temperatura del cuerpo y que no se consumen ni sufren un
cambio permanente por participar en las reacciones que promueven.
Las enzimas son catalizadores biológicos de naturaleza proteica que
se sintetizan en los seres vivos. Nosotros producimos cientos de enzimas diferentes, cada una acoplada a catalizar determinada reacción
química. Cada enzima tiene una forma tridimensional específica, con
un espacio llamado sitio activo, que embona perfectamente con las
moléculas de la reacción en la que participa. La sustancia en la cual
actúa una enzima se conoce con el nombre de sustrato.
La forma en que actúa una enzima es la siguiente:
• El sustrato se une a la enzima, embonando como una llave con su
cerradura.
• Los sustratos y el sitio activo pueden cambiar de forma por la
interacción que se da entre ambos. Se promueve la reacción entre
los sustratos.
• Los sustratos, al reaccionar, cambian de forma y se despegan de
la enzima.
• La enzima queda libre y lista para volver a unirse a otro sustrato.
En la figura 4 puedes observar la representación del proceso que
acabamos de describir.
Las reacciones que promueve una enzima pueden ser de descomposición o de síntesis, es decir, pueden unir a dos sustratos o bien
promover que se separe un sustrato en dos productos.
Una característica de las células es su capacidad para regular sus reacciones metabólicas. Esto lo hacen al controlar la cantidad de enzimas
que se producen, de manera que no se desperdicien materiales y solo se
activen las vías metabólicas que se requieran. Por ejemplo, si se acumula
el producto de una reacción enzimática, puede ser que el mismo producto inhiba la producción de más enzimas, lo que podría compararse
con una fábrica de zapatos: si se acumula el producto porque no se está
vendiendo, se detiene la producción hasta que haya más ventas.
Para su funcionamiento óptimo, las enzimas dependen de las condiciones del medio como el pH, la concentración de sal y la temperatura, ya que
estos pueden llegar a alterar su estructura tridimensional, al causar que se
afecte la forma de su sitio activo y ya no puedan unirse a su sustrato.
Por ejemplo, una temperatura elevada puede alterar de manera
irreversible el funcionamiento de las enzimas. A esto se debe que
cuando una persona tiene fiebre muy alta se detengan algunas reacciones metabólicas y pueda llegarse incluso a la muerte de las células
más sensibles: las neuronas.
Sitio activo. Región específica de una enzima que se une al sustrato y que cataliza una reacción química.
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
actividad individual
Desarrolla competencias
Describe los procesos energéticos
que se desarrollan en los seres vivos
y que mantienen la vida.
Resuelve el siguiente problema: La enzima lactasa es la encargada de romper los enlaces del azúcar de la leche. Se midió la actividad de esta enzima a diferentes temperaturas, y se obtuvieron los siguientes resultados:
Temperatura (ºC)
Velocidad de reacción
(micromoles/min)
Temperatura (ºC)
Velocidad de reacción
(micromoles/min)
0
10
20
0
1.2
2.4
30
40
50
3.6
4.0
0
Elabora una gráfica con los datos anteriores y explica los cambios que se observan en la
velocidad de la reacción en función de la temperatura. Explica el último dato.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Describe los procesos energéticos
que se desarrollan en los seres vivos
y que mantienen la vida.
Existen diversas enzimas que encontramos en nuestra vida diaria, por ejemplo, la amilasa,
que se encuentra en la saliva; la catalasa, que se encuentra en el hígado y otros tejidos vivos; la papaína, que se encuentra en las semillas de papaya y en el jugo de piña y que facilita
la degradación de las proteínas; o las diversas enzimas que se agregan a los detergentes.
Organizados en equipos de seis integrantes, investiguen acerca de alguna de estas enzimas, y planteen un experimento para demostrar la forma en que actúan. Expliquen su
hipótesis y sus resultados. Entreguen a su profesor un reporte escrito de su actividad
experimental.
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143
Tema 2
Adenosín trifosfato (atp):
estructura y función.
Ciclo del atp. Enzimas
Tema 3
Procesos anabólicos
relacionados con la nutrición
autótrofa: quimiosíntesis
y fotosíntesis
Tema 4
Continúa...
Procesos catabólicos que favorecen
la obtención de energía: respiración
celular y fermentación
Asume el reto
¿Cómo se nutren las plantas? Realiza lo siguiente:
1. Lleva a tu clase una planta con todo y maceta.
2. Observa sus estructuras, compara tu planta con la de tus compañeros.
3. Señala las adaptaciones que tiene y cómo estas le permiten sobrevivir en su ambiente.
4. Reflexiona cómo es que tu planta se nutre. Anota tu hipótesis.
5. Elabora una conclusión junto al resto del grupo acerca de la nutrición de las plantas
y de las adaptaciones que puedan facilitar este proceso.
El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en una célula.
Algunas de esas reacciones pueden estar acopladas y formar vías metabólicas, ya sea
para la síntesis de nuevas moléculas o para su degradación.
El metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo, según el tipo de reacciones
que se llevan a cabo:
Anabolismo. Conjunto de reacciones de síntesis que se realizan en el organismo. Para
que estas reacciones puedan llevarse a cabo es necesario que se aporte energía, generalmente en forma de atp, es decir, son reacciones endergónicas o endotérmicas.
Las principales reacciones de síntesis que tienen lugar en el organismo son la producción
de proteínas, de ácidos nucleicos, de polisacáridos... En fin, de todos los componentes
celulares. La fotosíntesis es también un proceso anabólico que tiene como fuente de
energía el Sol.
144
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Catabolismo. Conjunto de reacciones metabólicas que tienden a la degradación de
moléculas; son reacciones exergónicas o exotérmicas, en las que se libera energía. Estas reacciones tienen que ver con la utilización de los alimentos como fuentes de
energía. Por ejemplo, la degradación de la glucosa, de las grasas o lípidos y de las
proteínas que comemos da por resultado la obtención de energía que se almacena en
la molécula de atp.
Los organismos han desarrollado, a través de la evolución, diversas formas para obtener sus nutrientes, indispensables para adquirir la energía que les permite mantener
sus procesos vitales.
Existen dos mecanismos básicos de nutrición en los seres vivos: autótrofa y heterótrofa,
cada una es una manera distinta con la que el organismo obtiene sus nutrientes. En este
tema estudiaremos solo la primera, para después, en el tema 5, profundizar en la segunda.
Describe los procesos energéticos
que se desarrollan en los seres vivos
y que mantienen la vida.
actividad individual
Desarrolla competencias
Con la información anterior, complementa el siguiente mapa conceptual de los procesos del metabolismo.
Metabolismo
se divide en
anabolismo
consiste en
consiste en
degradación
de moléculas
para llevarse a cabo
para llevarse a cabo
requiere energía
produce
ejemplos
produce
ejemplos
reacciones
exotérmicas
Nutrición autótrofa
Los organismos autótrofos producen sus propios alimentos a partir de materia inorgánica (auto: uno mismo; trophos: nutrición). Estos organismos solo necesitan de agua,
sales minerales, dióxido de carbono y de alguna fuente de energía para sobrevivir, así
que no necesitan de otros seres para alimentarse.
Los autótrofos pueden utilizar como fuente de energía el Sol, o bien, compuestos
químicos donadores de electrones que les permitan, por ciertas reacciones químicas,
obtener sus alimentos. Así, los organismos autótrofos pueden ser quimiosintéticos si
utilizan como fuente de energía compuestos químicos, o bien fotosintéticos si aprovechan la luz del Sol.
Veamos con más detalle estos dos tipos de nutrición autótrofa.
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145
BLOQUE 4
E l mundo que te rodea
México se encuentra en una
situación de emergencia debido
a la acelerada y dramática desaparición de bosques y selvas.
En las últimas cinco décadas la
superficie forestal se redujo a la
mitad, lo cual pone en peligro
muchos otros recursos como la
captación de agua. La falta de
políticas públicas claras y coherentes en este sector hace que
nuestro país pierda 785 000 hectáreas de bosques y selvas por año.
Esto significa que desaparece una
superficie boscosa del tamaño
de dos canchas de futbol por
minuto. En el mundo, la pérdida del hábitat provocada por
la deforestación es la principal
causa de extinción de especies.
Esta situación resulta particularmente grave en México, ya
que es uno de los países con
mayor diversidad biológica en
el planeta.
Quimiosíntesis
Algunos organismos autótrofos no requieren de la luz solar, sino que utilizan como
fuente de energía ciertas sustancias químicas a las que oxidan; por eso se llaman quimiosintéticos. Ejemplo de estos organismos son las bacterias sulfurosas de las aguas
termales y las bacterias nitrificantes que se encuentran en las raíces de plantas leguminosas, como frijol, chícharo o alfalfa. Algunas de estas bacterias también viven en
los pantanos o en el fondo del mar, hasta a 1 500 m de profundidad en grietas hidrotermales, donde inician una cadena alimentaria autótrofa.
En el cuadro 2 se muestran las fuentes de energía y los compuestos que obtienen
las distintas bacterias quimiosintéticas.
CUADRO 2. CARACTERÍSTICAS DE LAS BACTERIAS QUIMIOSINTÉTICAS
Grupo de
Fuentes
Compuestos
Ejemplos
procariontes
de energía
que obtienen
Nitrificantes
Amoniaco
Nitritos
Nitritos
Nitratos
Nitrobacter
Nitrosomonas
Metanógenas Hidrógeno
Metano
Ácido sulfúrico
Sulfurosos
Sulfatos
Sulfuro de hidrógeno
Compuestos
Ferrosos
Sales ferrosas
férricos
Dónde vive
Nódulos de raíces de
leguminosas, suelo
Methanospirillum Pantanos
Fondo del mar,
Thiobacillus
chimeneas hidrotermales
Suelo muy ácido, rico
Ferrobacillus
en hierro
Fuente: Bojórquez C., Luis y Silvia C. Galván. Biología.
Los organismos quimiosintéticos no son muy comunes en la naturaleza, pero sus
actividades son de gran relevancia.
Las bacterias nitrificantes, por ejemplo, hacen accesible para las plantas el nitrógeno del suelo y de esta manera favorecen su desarrollo. La fijación del nitrógeno es un
proceso muy importante para el enriquecimiento de los suelos de cultivo y que se ha
estudiado en centros de investigación en México y en el mundo.
Las bacterias sulfurosas del fondo del mar, por su parte, son una fuente esencial
de alimento en su ambiente; han llamado la atención de los científicos que buscan
descendientes de las primeras formas de vida que hubo en la Tierra. Se piensa que
las primeras células pudieron haber sido quimioautótrofas, que se originaron en las
grietas hidrotermales y que precedieron a las células fotosintéticas y a las heterótrofas.
Algunos científicos piensan que la quimiosíntesis también es significativa, porque si
se oscureciera el Sol este tipo de organismos seguiría produciendo materia orgánica
que podría conservar la vida. De ahí la trascendencia de estudiar este tipo de procesos.
Fotosíntesis
El proceso de fotosíntesis consiste en convertir el dióxido de carbono y el agua en
azúcares que sirvan como alimento a la planta y a los animales que la consuman.
Todas las plantas, algunas bacterias y las algas unicelulares realizan el proceso de la
fotosíntesis, en el que utilizan como fuente de energía el Sol.
Para que este proceso se lleve a cabo adecuadamente, se requiere de todos los reactivos y de su fuente de energía. Esto es evidente si hemos tenido una planta: sabemos
que, aunque le demos agua, sin luz no va a crecer, y viceversa. Observemos que en la
fotosíntesis se absorbe el dióxido de carbono del aire.
Fórmula general de la fotosíntesis
6 CO2
Dióxido de carbono
+
6 H2O
Agua
Luz
Clorofila
146
C6H12O6
Glucosa
+
6 O2
Oxígeno
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Los organismos fotosintéticos surgieron hace unos 2 500 millones de años en los mares primitivos de la Tierra. Antes de ellos la
atmósfera carecía de oxígeno libre y de capa de ozono. Fueron los
procesos fotosintéticos los que comenzaron a modificar la atmósfera,
de manera que se convirtiera en la que hoy conocemos, que contiene oxígeno y la capa de ozono que nos protege de las radiaciones
ultravioleta del Sol.
Tal vez cuando pensamos en organismos fotosintéticos nos viene
a la mente un árbol o el pasto de una pradera. Sin embargo, pocos
nos imaginamos que la mayor parte de organismos fotosintéticos se
encuentra en el mar y que son las algas microscópicas las que llevan
a cabo 70% de la fotosíntesis del planeta (figura 5).
Las plantas producen alimentos para sí mismas y para los demás seres vivos a través de la fotosíntesis; sin ellas no podríamos
sobrevivir. Además, en el proceso fotosintético absorben dióxido
de carbono, con lo que purifican la atmósfera de los desechos industriales que produce el ser humano y evitan el calentamiento
global, resultado del incremento en los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera.
Desarrolla competencias
actividad individual
Figura 5. Las algas marinas llevan a cabo la mayor
proporción de fotosíntesis del planeta.
Reconoce las formas de nutrición que realizan
los seres vivos para obtener su energía.
I. Elabora en una cartulina un mapa conceptual sobre el proceso de
quimiosíntesis y fotosíntesis, y los organismos que los llevan a cabo.
II. Busca en el periódico, en una revista, en Internet o en otra fuente
bibliográfica, una noticia reciente donde se señale y se describa
alguno de los problemas que perjudican a las plantas terrestres o
acuáticas.
1. Comenta tu noticia con toda la clase.
2. Entrega un informe por escrito acerca de las posibles consecuencias de la deforestación de nuestro entorno.
La biología en mi entorno
1. Elaboren, organizados en equipos, un collage de imágenes de plantas y flores.
2. Inserten sobre su collage alguna frase que invite a conservar las
plantas y preservar el medio ambiente.
3. Coloquen sus trabajos en diversas áreas de su escuela, para invitar
a la comunidad escolar a conservar el entorno natural.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Con ayuda de su profesor, quien puede fungir como mediador, organicen un debate sobre las implicaciones del avance de la tecnología
vs. el daño a las plantas y a la naturaleza.
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147
BLOQUE 4
Energía en aumento
Longitud de onda en aumento
0.001 nm 1 nm
Rayos
Gamma
10 nm
1 000nm
0.01nm 1cm
Rayos
Luz
Infrarroja
X
ultravioleta
1m
100 m
10 km
Ondas de radio
Luz visible
Luz visible
380 nm
430 nm
Absorción de luz (porcentaje)
100
500 nm
560 nm
600 nm
750 nm
Clorofila b
Clorofila a
80
Carotenoides
Ficocianina
60
40
20
0
400
450
500
550
600
Longitud de onda (nanómetros)
Figura 6. Prisma con los colores y longitudes de onda.
Glosario
148
650 nm
650
700
750
Bioquímica de la fotosíntesis
Volvamos ahora al proceso químico de la fotosíntesis y
analicémoslo con mayor detalle desde el punto de vista
bioquímico.
La fotosíntesis se lleva a cabo principalmente dentro de
los cloroplastos de las células de plantas, algas, organismos
unicelulares, o bien, dentro de una bacteria fotosintética.
Como puede observarse, un factor fundamental para
que este proceso pueda llevarse a cabo es la luz. Esta es
captada por las plantas a través de la clorofila y de otros
pigmentos fotosintéticos.
Si observas diversas plantas en un bosque o en un vivero,
notarás que no todas tienen el mismo color. Algunas son
verde oscuro, otras son más claras, las hay incluso amarillas,
rojizas o pardas. Esto se debe a la diversidad de pigmentos
y a la proporción en que se encuentren en cada una de ellas.
Los pigmentos fotosintéticos son la clorofila a, la clorofila b (verdes), los carotenos (rojos, naranjas), las xantofilas
(amarillas) –que se encuentran en la mayoría de las plantas–, la ficocianina (azul) y la ficoeritrina (roja) –presentes en algunas algas– y la bacterioclorofila, que está en las
bacterias fotosintéticas. Te preguntarás: ¿para qué tantos
pigmentos? Para contestar esa pregunta es preciso recapitular algunas propiedades de la luz. Recordarás que si pasas
un haz de luz por un prisma, esta se descompone en varios colores o, más propiamente dicho, en luz con diversas
longitudes de onda. La clorofila capta ciertas longitudes
de onda, principalmente las que corresponden al violeta
y al azul, y también al rojo. La clorofila entonces es verde
porque refleja y no absorbe la luz verde. Los distintos pigmentos absorben energía luminosa de distintas longitudes
de onda y se la transfieren a la clorofila (figura 6). Esto
aumenta la eficiencia del proceso. Es como tener un equipo
de antenas para captar distintas señales de televisión.
En los cloroplastos, los distintos pigmentos se encuentran formando complejos de antena llamados fotosistemas I y II, en los que predomina la clorofila a, la cual
forma el centro de reacción.
El proceso fotosintético se inicia cuando las moléculas
de clorofila captan la luz. La fotosíntesis se divide en dos
etapas o fases: la fase luminosa o dependiente de la luz, y
la fase oscura o independiente de la luz, las cuales explicaremos a continuación.
Fase luminosa o dependiente de la luz. En la primera fase
(figura 7), los fotones o cuantos de luz excitan a los electrones de la clorofila del fotosistema II y los elevan a un
nivel altamente energético. Este proceso hace que salgan
del complejo en el que estaban y viajen hacia las moléculas del fotosistema I. Al regresar lentamente a su estado
basal de energía, estos electrones impulsan la síntesis de
atp en las membranas del tilacoide de los cloroplastos.
Cloroplasto. Orgánulo de las células vegetales en el que tiene lugar la fotosíntesis.
Tilacoide. Saco aplanado o vesícula que forma parte de la estructura de la membrana interna del cloroplasto.
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
NaDpH.
Sol
Sol
Si
ste
Aceptor de
electrones
ma
Aceptor de
electrones
tra
po
rte
de
eH
NaDp+
eNaDpH
ele
ct
ro
ne
s
atp
+
e
atp
atp
P
-
e-
Clorofila a
del centro
de reacción
Fotosistema II
CO2
e-
2H+
Fotosistema I
CH2O
Reacciones
fotoindependientes
H2 O
1/2
O2
Figura 7. Fase luminosa o dependiente de la luz.
3 CO2
(Intermediario)
3 C6
3 RDp
C5
6 pGa
C3
Fijación
del CO2
P
Ciclo de
Calvin
6 atp
Reducción
del CO2
Regeneración
del RDp
6 aDp + 6
P
6 pGaL
C3
3 atp
6 NaDp
5 pGaL
C3
6 pGaL
C3
6 NaDp+
Glucosa y otros
compuestos orgánicos
Figura 8. Fase oscura o independiente de la luz.
Compuesto reductor que junto con el atp participa en la transformación del CO2 en glucosa.
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de
ns
Nivel de energía
El proceso se ha iniciado, pero ha quedado un hueco en
la molécula de clorofila del fotosistema II que perdió
un electrón. Ahora se requiere de un donador de electrones y la molécula de agua cubre este requerimiento.
Se produce un proceso de fotólisis, es decir, la molécula
de agua se rompe por la acción de la luz y es entonces
cuando se libera oxígeno. Los iones H+ son captados por
una molécula acarreadora, el NaDpH (nicotiamida adenina
dinucleótido fosfato), y los electrones cubren los huecos
de la clorofila.
En resumen, en la fase dependiente de la luz se llevan a
cabo los siguientes procesos:
• Se excitan los electrones de la clorofila por efecto de
la luz.
• Se produce atp (para utilizarse en la fase oscura).
• Se rompe la molécula de agua.
• Se libera oxígeno al ambiente.
• Se produce nadph (para utilizarse en la fase oscura).
Fase oscura o independiente de la luz. Contrario a lo que
pareciera, esta fase de la fotosíntesis no se lleva a cabo en
la oscuridad, ni de noche. Se le llama así porque cuando se
inicia esta etapa ya se ha atrapado la energía solar en los
enlaces del atp y en el nadph, de manera que el proceso
ya no depende de la luz para realizarse.
Los ingredientes para elaborar una molécula de azúcar ya están listos y se llevan a cabo varias reacciones
cíclicas conocidas como ciclo de Calvin, en honor a su
descubridor. Para que esta etapa se lleve a cabo requiere
de tres reactivos:
• atp (producido en la fase luminosa).
• nadph (producido en la fase luminosa).
• co2 (que la planta absorbe del aire).
Este proceso se lleva a cabo en tres etapas:
• Primera etapa: se conoce como fijación del carbono;
el co2 se combina con un compuesto de cinco carbonos llamado ribulosa difosfato (rdp) y se produce una
molécula de seis carbonos. Esta molécula es inestable,
se rompe y da lugar a dos moléculas de ácido fosfoglicérico (pga). En cada ciclo entran tres moléculas de
co2, por lo que se producen seis moléculas de pga.
• Segunda etapa: a partir del pga, con el atp y los hidrógenos del nadph se producen seis moléculas de
fosfogliceraldehído (pgal).
• Tercera etapa: cinco moléculas de pgal regeneran la
ribulosa difosfato y una es utilizada para la síntesis
de glucosa. Para la producción de una molécula de
glucosa se necesitan dos vueltas del ciclo.
Las reacciones se describen en la figura 8, donde se señala
la producción de glucosa. Posteriormente, esta puede ser
transformada en la planta en sacarosa, almidones y otras
biomoléculas, que serán aprovechadas por la misma planta
como fuente de energía, así como por los animales.
Glosario
149
BLOQUE 4
R etrato
Desarrolla competencias
actividad grupal
Reconoce las formas de nutrición que realizan
los seres vivos para obtener su energía.
Reunidos en parejas…
1. Realicen la siguiente actividad experimental.
a. Coloquen sobre una planta recién germinada una cubierta de papel celofán de
Melvin Calvin. Químico y profesor universitario estadounidense. Nació en 1911 y murió en
1997. Detectó, al utilizar carbono
14 radiactivo, la secuencia de
reacciones químicas producida
por las plantas al convertir dióxido de carbono gaseoso y agua en
oxígeno e hidratos de carbono,
proceso conocido como ciclo de
Calvin. Este científico ganó el premio Nobel de Química en 1961,
en reconocimiento a sus trabajos
sobre la asimilación del dióxido
de carbono por las plantas.
color verde y comparen su crecimiento con otras plantas iguales a las que les coloquen papel celofán transparente y de otros colores.
b. Procuren que las plantas reciban aire y agua todos los días.
c. Comparen el crecimiento de las plantas.
d. Expliquen sus resultados en términos de la longitud de onda de la luz que absorben las plantas.
2. Elaboren un mapa conceptual que explique el proceso de la fotosíntesis, sus fases, los
reactivos y los productos de cada una.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Pigmentos fotosintéticos”, que se encuentra en la Sección final (p. 216). Elabora un reporte
de tu actividad experimental.
Quiero saber más…
Para tener más información acerca de la fotosíntesis, consulta la página:
www.biologia.edu.ar/plantas/fotosint1.htm
150
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Tema 3
Procesos anabólicos
relacionados con la nutrición
autótrofa: quimiosíntesis
y fotosíntesis
Tema 4
Procesos catabólicos que favorecen
la obtención de energía: respiración
celular y fermentación
Tema 5
Formas de nutrición
heterótrofa
Asume el reto
¿Para qué respiramos? Organizados en parejas realicen la siguiente actividad.
1. Uno de los integrantes de la pareja medirá el número de respiraciones por minuto del
otro estando en reposo.
2. Posteriormente este deberá brincar con los dos pies, cien veces en un minuto.
3. Nuevamente su pareja medirá el número de respiraciones por minuto.
4. Expliquen los resultados desde el punto de vista bioquímico. ¿A qué se debe el cambio? Anoten sus hipótesis al respecto.
Ya hemos señalado que el metabolismo se divide en anabolismo y catabolismo. El anabolismo abarca las reacciones cuesta arriba, en las que se producen moléculas diversas, y
en las que se requiere de la aportación de energía, como es el caso de la fotosíntesis en la
que el Sol aporta la energía necesaria para llevar a cabo la elaboración de azúcares. Los
procesos del catabolismo, en cambio, son los que degradan las moléculas y nos permiten
obtener de ellas una fuente de energía para los procesos orgánicos. La respiración y la
fermentación son procesos del catabolismo. Veámoslos en detalle.
Respiración celular
Cuando respiramos llevamos aire a nuestros pulmones, sin embargo, este proceso no
es útil al organismo sino hasta que el oxígeno que entra al cuerpo llega a cada una de
nuestras células; entonces se inicia la respiración celular.
Todos los organismos necesitan llevar a cabo procesos de respiración celular para
obtener la energía que está contenida en los enlaces químicos de los alimentos.
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151
BLOQUE 4
Como recordarás, el compuesto que transfiere la energía química
necesaria para llevar a cabo todas las actividades de la célula es el
atp, que actúa como la moneda, es decir, es el pago que se requiere
para cada actividad del organismo.
Energía luminosa
Fórmula general de la respiración celular
C6H12O6
Glucosa
Fotosíntesis
CO2 + H2O
Moléculas
orgánicas + O2
+
6 O2
Oxígeno
6 CO2
Dióxido de carbono
+
6 H2O
Agua
+
Energía
(atp)
Observa con cuidado la ecuación anterior y compárala con la de
la fotosíntesis.
Fórmula general de la fotosíntesis
6 CO2
Dióxido de carbono
+
Luz
6 H2O
Agua
C6H12O6
Glucosa
+
Clorofila
Respiración
atp
Energía para sus actividades
Energía calorífica
Figura 9. Transformaciones de materia y energía en plantas
y animales.
6 O2
Oxígeno
¿Qué observas? Las dos ecuaciones son contrarias, debido a que
los procesos de la fotosíntesis y de la respiración son inversos. En la
fotosíntesis se capta la energía solar y se produce glucosa, mientras
que en la respiración se transforma la glucosa de nuevo en sus componentes: dióxido de carbono y agua, y se libera energía en forma de
atp. Esto nos demuestra la interdependencia que existe entre plantas y animales, ya que intercambian materiales y energía (figura 9).
Fases de la respiración aerobia
El proceso de la respiración celular se inicia en el citoplasma y se
concluye en la mitocondria. Consta de tres fases o etapas (cuadro 3).
CUADRO 3. ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA
atp
Sitio donde
Requerimientos
Etapa
producidos
se lleva a cabo
Glucólisis
Citoplasma
2
Sin oxígeno
Ciclo de Krebs
Mitocondria: matriz
2
Oxígeno
32
Oxígeno
Cadena de transferenMitocondria: crestas
cia de electrones
Glucólisis
El término glucólisis significa “romper la glucosa” (lisis: romper). Este
proceso se realiza en el citoplasma de la célula. Se inicia cuando la
glucosa, molécula de seis carbonos, entra a través de la membrana
celular. Entonces empiezan a actuar sobre ella diversas enzimas que la
rompen hasta convertirla en dos moléculas de tres carbonos, llamadas
ácido pirúvico. El proceso consiste en 11 reacciones, lo que da como
resultado dos atp por cada molécula de glucosa y la liberación de dos
moléculas de H+ que se unen al nad y forman dos moléculas de NaDH.
Esta etapa de la respiración no requiere de oxígeno.
Esquema de la glucólisis
c
c
c
c
Glucosa
c
c
Glucólisis
c
c
c
c
c
c
2 ácido pirúvico + 2 atp + 2 NaDH
Glosario
152
NaDH.
Coenzima que participa en reacciones de óxido-reducción transportando iones hidrógeno y electrones.
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Ciclo de Krebs
Esta etapa se lleva a cabo en la mitocondria. El
piruvato que se ha formado en la fase anterior entra a la matriz mitocondrial y libera una molécula
de co2. Una coenzima se enlaza con el fragmento
de dos carbonos y se transforma en acetil coenzima A. En este paso se produce una molécula de
nadh por cada piruvato.
Se inician varias reacciones que en conjunto
se conocen como ciclo de Krebs, en honor a su
descubridor, Hans Krebs (1900-1981), quien las
describió en 1930. A esta fase también se le llama
ciclo del ácido cítrico.
Imaginemos que el ciclo de Krebs (figura 10) es
como un molino en el que los restos de la glucosa se
rompen cada vez más, hasta dejarlos convertidos en
dióxido de carbono e hidrógeno. Los hidrógenos
son atrapados por moléculas acarreadoras especializadas: el nad (nicotinamida adenín dinucleótido)
y el fad (flavín adenín dinucleótido).
Así, en esta etapa, por los dos piruvatos, se obtienen cuatro moléculas de co2, dos de atp y, lo más
importante, ocho moléculas de nadh y dos de FaDH2.
Cadena de transferencia de electrones
La etapa de la cadena de transporte de electrones
es la más provechosa porque en ella se utilizan los
electrones que traen las moléculas acarreadoras
para la obtención de atp. Recordemos cuántas se
han formado en todo el proceso:
• 2 nadh en la glucólisis.
• 8 nadh en el ciclo de Krebs.
• 2 fadh2 en el ciclo de Krebs.
CO2
CoA
Acetil-Coenzima A
Glucólisis → Ácido
pirúvico
NaD+
NaDH
Acetilo
NaDH
CoA
Ácido
oxaloacético
NaD+
Ácido
málico
Ácido
cítrico
Ciclo de Krebs
Ácido
fumárico
Ácido
isocítrico
FaDH2
NaDH
FaD
CO2
Ácido
succínico
Ácido
α-cetoglutárico
atp
aDp
CO2
NaD
NaDH
Figura 10. Principales reacciones del ciclo de Krebs.
Este proceso se lleva a cabo en la membrana de las crestas mitocondriales y consiste en el
bombeo de iones hidrógeno de un lado a otro de
esta membrana, a través de una serie de moléculas
aceptoras. Se obtienen 32 moléculas de atp, una
enorme cosecha de energía.
El último aceptor de los iones hidrógeno es el
oxígeno, así que el último producto que se forma en este proceso es el agua (H2O). Si la célula
deja de recibir oxígeno, la cadena de transporte de
electrones se detiene, y se deja de producir atp.
Asimismo se detiene el ciclo de Krebs, que es un
proceso acoplado a esta.
Ahora podemos ver la importancia del oxígeno
en nuestras células, ya que sin él se deja de producir energía, lo que nos lleva a la muerte.
Piruvato. Compuesto orgánico que se sintetiza en el organismo durante el metabolismo de los carbohidratos y las
proteínas.
FaDH2. Coenzima que actúa como aceptor y dador de electrones y protones en reacciones de óxido-reducción.
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Glosario
153
BLOQUE 4
La eficiencia del proceso respiratorio para la obtención de energía de una molécula
de glucosa es bastante alta si la comparamos con la eficiencia de las máquinas que el
ser humano ha diseñado. Por cada molécula de glucosa se obtienen 36 moléculas de
atp, de las cuales dos se producen en la glucólisis, dos en el ciclo de Krebs y 32 en la
fase final, que es la cadena de transporte de electrones (figura 11).
NaDH
NaDH
2e-
+
2ea
2H+
FaDH2
c
2H+
2H+
2e-
2e1/2 O2
e
d
aDp+p
atp
+
2e-
2eb
aDp+p
FaD
H2O
aDp+p
atp
atp
Figura 11. Cadena de transporte de electrones. Las letras a, b, c, d y e representan moléculas aceptoras
de electrones.
Desarrolla competencias
actividad individual
Describe los procesos energéticos
que se desarrollan en los seres vivos
y que mantienen la vida.
Resuelve los siguientes problemas.
1. Cuando realizamos un ejercicio extenuante se aumenta la frecuencia respiratoria.
Explica, ahora que ya has estudiado este tema, a qué se debe esto desde el punto de
vista del proceso bioquímico de la respiración.
2. Existe un veneno llamado cianuro, el cual provoca la muerte con gran rapidez. Se ha
observado que su acción consiste en bloquear la cadena de transporte de electrones
en las células. Explica por qué el cianuro produce la muerte.
3. Si a una célula se le eliminaran las mitocondrias, ¿podrían producir atp? ¿Cuánto se
produciría por cada molécula de glucosa?
154
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Respiración anaerobia
y fermentación
La respiración en los organismos puede ser aerobia (cuando requieren de oxígeno) y anaerobia
(cuando se realiza en ausencia de este).
¿Cuál o cuáles de los siguientes organismos
crees que tiene respiración anaerobia: pez, planta,
bacteria, almeja?
Si elegiste bacteria, ¡acertaste!, porque los únicos organismos anaerobios que se conocen son
algunos tipos muy especiales de bacterias, como
las que viven en los fondos de los pantanos y las
que se desarrollan dentro de algunas latas de alimento, que pueden causar una enfermedad mortal
llamada botulismo. También algunos organismos
fermentadores, hongos y bacterias, son anaerobios, aunque algunos son facultativos, esto es, que
se adaptan a las circunstancias; si hay oxígeno son
aerobios y si no lo hay se vuelven anaerobios.
Los peces y otros animales acuáticos toman el
oxígeno de pequeñas burbujas que se forman en
el agua, así que son aerobios, igual que las plantas
(figura 12).
Desde el punto de vista evolutivo, el primer
proceso que desarrollaron las células para extraer energía de los alimentos fue la respiración
anaerobia (hay que recordar que en la atmósfera
de la Tierra primitiva aún no había oxígeno; la
respiración aerobia surgió más tarde, cuando ya
se habían desarrollado las plantas y habían provocado un cambio trascendental en la atmósfera
terrestre al liberar oxígeno).
Los procesos de respiración aerobia y anaerobia están muy relacionados, de hecho, como ya lo
hemos señalado, toda respiración aerobia se inicia
por un proceso anaeróbico, que es la glucólisis.
Glucosa
2 ATP
ácido pirúvico
con oxígeno 34 ATP
sin oxígeno
CO2 + H2O
ácido láctico
o alcohol + CO2
rendimiento 36 atp
rendimiento 2 atp
respiración aerobia
fermentación
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Los organismos fermentadores transforman la
glucosa en ácido pirúvico o piruvato y, en
vez de llevar a cabo el ciclo de Krebs,
que sería la siguiente etapa de la
respiración, convierten el ácido
pirúvico en alguna otra sustancia, como ácido láctico
(fermentación láctica) o alcohol y dióxido de carbono
(fermentación alcohólica). El
rendimiento del proceso es tan
solo de dos moléculas de atp por
cada glucosa. Es por ello que los únicos organismos que pueden vivir de la
fermentación son de tamaño microscópico; un animal grande como un rinoceronte
no podría ser fermentador.
El proceso de la fermentación ha sido aprovechado por el ser humano desde tiempos muy antiguos para la elaboración de bebidas alcohólicas
a partir de jugos dulces, como el de uva que se
convierte en vino, el de caña que se convierte en
ron o el de la piña que se convierte en tepache.
En todos estos casos se requiere de microorganismos que transformen los jugos a través de la
fermentación.
La fabricación del pan también depende de la
fermentación alcohólica. En este caso, a la masa se
le pone levadura, un organismo unicelular llamado Sacharomyces, este la fermenta y en el proceso
se liberan, en forma de gas, dióxido de carbono y
alcohol. Con esto se expande la masa y se logra
que el pan quede esponjoso.
La fermentación láctica da por resultado la
producción de yogur, leche búlgara o queso; es
muy utilizada actualmente en la industria alimentaria. Algunos microorganismos que la
llevan a cabo son, por ejemplo, los lactobacilos.
Este tipo de fermentación también se lleva a
cabo de manera natural en nuestros músculos.
Cuando realizamos una actividad física intensa,
como correr a gran velocidad una corta distancia,
no damos tiempo a las células de procesar toda la
glucosa por medio de la respiración para obtener
atp, entonces algunas moléculas de piruvato se
acumulan y se transforman en ácido láctico. Anteriormente se pensaba que el ácido láctico era
el causante de la sensación de estar adoloridos,
pero estudios recientes sugieren que este dolor
podría ser producido por otros factores, como
microlesiones en los tejidos musculares involucrados en el ejercicio, según la intensidad y el
tipo de movimientos realizados. En la actualidad, se sigue investigando al respecto.
Figura 12.
Los peces y
la mayoría de
los seres vivos
respiran oxígeno.
155
BLOQUE 4
Desarrolla competencias
actividad individual
Reconoce las formas de nutrición que realizan los seres vivos
para obtener su energía.
1. Cuando empezamos a practicar algún deporte, generalmente sentimos dolor muscular los primeros
días, pero después resistimos más el ejercicio intenso. Investiga por qué sucede esto a nivel celular.
2. Los organismos que producen el vino son facultativos. Explica por qué las barricas donde se lleva a
cabo la fermentación deben estar bien cerradas, de manera que no les entre oxígeno.
3. Elabora un diagrama de flujo sobre el proceso de respiración aerobia y fermentación.
La biología en mi entorno
Reconoce las formas de nutrición que realizan los seres vivos
para obtener su energía.
1. Elabora una lista de los productos alimenticios y bebidas que se obtienen por medio de la fermentación.
2. Investiga el proceso de elaboración de algún producto fermentado que conozcas y entrega un informe
escrito e ilustrado sobre tu investigación.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Respiración celular”, que
se encuentra en la Sección final (p. 217). Elabora un reporte de tu actividad experimental.
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Tema 4
Procesos catabólicos que favorecen
la obtención de energía: respiración
celular y fermentación
Tema 5
Formas de nutrición
heterótrofa
Asume el reto
1. Organizados en equipos realicen una visita a los alrededores de su escuela y tomen
nota de todos los seres vivos que encuentren: plantas, hongos, animales. Si hay agua
estancada obsérvenla en el microscopio y determinen los organismos existentes en ella.
2. Hagan una lista de los seres vivos observados y anoten de qué manera se alimenta
cada uno.
3. De ser posible establezcan las posibles relaciones entre unos organismos y otros en
términos de cadenas alimentarias.
Todos los seres vivos de este planeta, como hemos visto, gastan energía en el desarrollo de sus actividades cotidianas, y para recuperar la energía gastada deben obtener
nutrimentos. Las formas de nutrición varían de unos organismos a otros. Así, ya hemos visto que existen organismos autótrofos y heterótrofos.
Los autótrofos pueden producir sus alimentos a partir de fuentes de carbono, como
el co2, y de la aportación de alguna fuente de energía: los quimiosintéticos obtienen su
energía a partir de la oxidación de sustancias inorgánicas como el sulfuro de hidrógeno o algunos nitritos, mientras que los fotosintéticos obtienen su energía del Sol.
Ya vimos en el tema 3 de este bloque que las plantas son los principales organismos
autótrofos de la naturaleza, y debido a que producen alimentos para todos los demás
organismos se les conoce como organismos productores, ya que son la base de las pirámides alimentarias de todo el mundo vivo. Centrémonos ahora en la nutrición de
los organismos heterótrofos.
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157
BLOQUE 4
Nutrición heterótrofa
Nutrición heterótrofa
se divide en
holozoica
saprofita
como
parásita
como
carnívora
herbívora
omnívora
ectoparásitos
endoparásitos
Los organismos que no producen sus propios alimentos y necesitan una
fuente ya elaborada de alimentos son los heterótrofos, los cuales son consumidores de los alimentos que elaboran los productores. A este grupo pertenecen
los hongos, los animales, muchos tipos de bacterias y los protozoarios.
La forma en que cada organismo obtiene sus alimentos puede variar,
por eso, una manera de clasificar la nutrición heterótrofa es la que presentamos en el esquema de la izquierda.
Holozoica
El organismo ingiere sus alimentos en forma sólida y posteriormente
los digiere para obtener los nutrientes que contienen. Esta nutrición es
característica de los animales; en cada uno de ellos se han desarrollado
adaptaciones de acuerdo con la alimentación. Así, por ejemplo, algunos
son herbívoros por comer plantas, otros son carnívoros y tienen dientes
afilados para desgarrar sus presas, otros comen una variedad de ambos
y se les dice omnívoros. También hay quienes comen granos, frutas o insectos, y en cada uno la forma del cuerpo, los dientes, el pico o las garras
están adaptadas a su alimentación.
Este tipo de nutrición, a base de partículas sólidas, requiere de sistemas
digestivos que degraden la materia orgánica hasta convertirla en compuestos
sencillos que puedan ser utilizados por las células como fuente de energía.
Saprofita
El organismo absorbe los nutrientes del medio y los descompone por
medio de enzimas para obtener la energía que necesita. Los hongos, las
levaduras, los mohos y casi todas las bacterias se nutren de esta manera.
Estos organismos cumplen una función muy importante en el medio
ambiente al reciclar la materia orgánica de plantas y animales muertos.
En un tronco caído podemos observar cómo se desarrollan hongos que
poco a poco van descomponiendo la madera y la reincorporan al suelo.
También, cuando un alimento se descompone, es porque las bacterias
que hay en el aire llegan a nutrirse de este y liberan algunos productos
de desecho que causan el olor característico que hace que ese alimento
ya no sea apetecible.
Muchos de los organismos saprofitos llevan a cabo procesos de fermentación, como las levaduras que se utilizan en la elaboración del vino, los
lactobacilos que elaboran el yogur, o los hongos que producen el vinagre.
Parásita
En este caso el organismo vive sobre o dentro de otro organismo, al cual
perjudica y del que obtiene sus nutrientes por ingestión o por absorción.
La forma de nutrición puede ser saprofita, es decir que el organismo obtenga sus nutrientes a partir de líquidos o tejidos del hospedero, o bien
holozoica, en la que el alimento se obtenga de partículas sólidas.
Algunos parásitos viven sobre el organismo como las garrapatas, los
piojos y las pulgas; a estos se les conoce como ectoparásitos. Otros, llamados endoparásitos, viven dentro del organismo que afectan; este es el caso
de las amibas, las lombrices intestinales y las bacterias.
Existen también parásitos de plantas, y estos pueden ser otras plantas
o bien animales que se encuentren dentro o fuera de ellas. Un ejemplo es
el de los nematodos, que son pequeños gusanos cilíndricos que llegan a
causar importantes pérdidas en los cultivos que parasitan. En su mayoría,
estos gusanos se ubican en el suelo, en la raíz de las plantas, que es de
donde absorben su alimento. También existen hongos que parasitan a las
plantas y causan su marchitamiento o daños diversos.
158
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DESCRIBES EL METABOLISMO
DE LOS SERES VIVOS
Desarrolla competencias
actividad individual
Reconoce las formas de nutrición que realizan los seres vivos
para obtener su energía.
1. Explica la forma de nutrición de cada uno de estos organismos y detalla en qué consiste.
a. Cocodrilo
b. Hongo
c. Garrapata
d. Bacteria sulfurosa
e. Ser humano
f. Amiba
2. Correlaciona las columnas.
Quimiosíntesis
Heterótrofa
Saprofita
Fotosíntesis
Holozoica
a. Utilización de la luz para producir azúcares.
b. Nutrición en la que se ingieren partículas sólidas.
c. Se obtienen nutrientes a partir de compuestos inorgánicos.
d. Organismo que vive a expensas de otro al cual perjudica.
e. Nutrición en la que se absorbe la materia orgánica.
f.Tipo de nutrición de animales, hongos y muchas bacterias.
Parásito
3. Elabora en una cartulina un mapa mental ilustrado acerca de los tipos de nutrición en
los seres vivos, incluyendo tanto la nutrición autótrofa como la heterótrofa.
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159
Evaluación sumativa
Heteroevaluación
I. Realiza los siguientes ejercicios en tu cuaderno y muestra tus respuestas al docente.
1. Describe cuál es la fuente que provee de energía a todo el mundo vivo.
2. Da un ejemplo de una reacción exotérmica.
3. Explica la función del atp en el organismo.
4. Explica la diferencia entre un organismo autótrofo y uno heterótrofo.
5. ¿Cuál es la relación entre el proceso de fotosíntesis y el de respiración celular?
6. ¿De dónde proviene el oxígeno que liberan las plantas: del agua o del dióxido de carbono?
7. ¿Qué fase del proceso fotosintético se detiene si la planta deja de absorber CO2?
8. ¿En qué fase de la fotosíntesis se produce atp?
9. Explica en qué consiste el anabolismo y da un ejemplo.
10. Menciona tres ejemplos de productos que se obtienen por medio de fermentación.
II. E
labora un diagrama en tu cuaderno que contenga los siguientes términos: respiración celular, ciclo
de Krebs, glucólisis, cadena de transporte de electrones, atp, oxígeno, mitocondria, citoplasma, glucosa, CO2, H2O.
Autoevaluación
Actividad de la enzima
I. Observa la siguiente gráfica de la actividad de una enzima.
5
6
7
8
9
pH
1. ¿Cuál es el pH óptimo para la actividad de esa enzima?
2. ¿Con qué pH esperarías que ocurriera una desnaturalización?
3. Cuando le agregas limón a un alimento que contiene proteínas, por ejemplo, la leche, ¿qué les
puede suceder a las enzimas?
160
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II. Completa el siguiente cuadro de las formas de nutrición de los seres vivos.
Tipo de nutrición
Forma de nutrición
Descripción
Ejemplo
Autótrofo
Árbol de manzanas
Quimiosíntesis
Hongos
Se ingieren partículas sólidas
Endoparásito
Heterótrofo
Piojo
III. R
eflexiona y responde las siguientes preguntas en tu cuaderno acerca de tu desempeño durante
el estudio del bloque.
1. ¿En qué actividad se te presentaron más dificultades?, ¿qué estrategias tomaste para superarlas?
2. ¿Cómo te sentiste trabajando en equipo?, ¿por qué?
3. ¿Qué actividades te resultaron más interesantes?
Instrumentos de evaluación
I. Realiza las siguientes actividades.
1. A
hora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se
te planteó al inicio (p. 133).
2. Trata de resolver el problema.
3. F
íjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad
de que fortalezcas las competencias adquiridas.
II. U
tiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que
alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de
aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque.
Luego, consulta la siguiente escala.
Aspectos a evaluar
3
Describe los procesos
energéticos que se
desarrollan en los seres
vivos y que mantienen
la vida.
Reconoces claramente
los procesos energéticos
que se desarrollan en
los seres vivos y que
mantienen la vida.
Reconoce las formas
de nutrición que realizan
los seres vivos para
obtener su energía.
Explicas correctamente
las formas de nutrición
que realizan los seres
vivos para obtener
su energía.
Valor
6
2
1
Identificas, con algunas
dificultades, los procesos
energéticos que se
desarrollan en los seres
vivos y que mantienen la
vida.
Reconoces, con algunas
dificultades, las formas de
nutrición que realizan los
seres vivos para obtener
su energía.
4
No identificas los
procesos energéticos
que se desarrollan en
los seres vivos y que
mantienen la vida.
No reconoces
las formas de nutrición
que realizan los seres
vivos para obtener
su energía.
2
Total:
Escala
Excelente:
Regular:
Insuficiente:
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5-6
3-4
1-2
161
Desempeños del estudiante
Bloque 5
Valoras la biodiversidad
e identificas estrategias
para preservarla
Bloque 4
Describes el metabolismo
de los seres vivos
Bloque 5
Valoras la biodiversidad
e identificas estrategias
para preservarla
• Reconoce la biodiversidad a partir
de su clasificación y de las características
distintivas de los organismos.
• Valora la importancia social, económica
y biológica de la biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a preservar las especies
de su entorno.
Competencias a desarrollar
• Elige las fuentes de información más relevantes para establecer
la interrelación de la ciencia con la tecnología, la sociedad
y el ambiente, en contextos históricos y sociales específicos.
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la
tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones
éticas de sus comportamientos y decisiones.
• De manera general o colaborativa, identifica problemas,
formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis
necesarias para resolverlas.
• Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación
para obtener, registrar y sistematizar información para responder
a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes
y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una investigación
o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones
aportando puntos de vista con apertura y considerando los
de otras personas de manera reflexiva.
• Trabajando en equipo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios
científicos relativos a las ciencias biológicas.
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento
del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo
e impacto ambiental, advirtiendo que los fenómenos que
se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional
ocurren dentro de un contexto global interdependiente.
• Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento
de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.
• Relaciona los niveles de organización química, biológica, física
y ecológica de los sistemas vivos.
• Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias,
instrumentos y equipos en la realización de actividades de su
vida cotidiana enfrentando las dificultades que se le presentan,
siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Introducción
Objetos
de aprendizaje
Virus: composición química,
forma de replicación, criterios
para clasificarlos, ejemplos de
enfermedades que ocasionan
Clasificación de los seres vivos:
- Linneo
- Whittaker
- Woese
Dominio Archaea :
características generales
L
os seres vivos han ido evolucionando a partir de las primeras
células que surgieron en los mares primitivos de hace
millones de años. La biodiversidad que conocemos hoy es
enorme, y enriquece de vida nuestro planeta. Sin embargo, el daño que estamos
causando en la actualidad a los organismos con los que compartimos este mundo
ha sido intenso, y así hemos ocasionado la extinción de miles de especies y hemos
puesto en peligro otras más.
Es momento de rectificar nuestra forma de actuar y asumir clara conciencia de
la responsabilidad que tenemos en la preservación del mundo vivo que nos rodea.
Si no lo hacemos hoy tal vez después sea demasiado tarde.
Conozcamos en este bloque la gran biodiversidad que existe en nuestro
planeta y veamos las formas en que podemos lograr su conservación.
Te ofrecemos a continuación un mapa conceptual con los principales
contenidos del presente bloque.
Biodiversidad
Dominio Eubacteria:
estructura, reproducción, respiración,
nutrición, formas (cocos, bacilos,
entre otros)
Dominio Eukaria: tipo celular,
forma de nutrición, niveles de
organización (unicelulares o
pluricelulares), medio en
que viven, clasificación
compuesta por
virus
seres vivos
(no se consideran
seres vivos)
se clasifican en
dominio
Archaea
dominio
Eukaria
arqueobacterias
bacterias
se divide en
reino
Protista
reino
Fungi
reino
Plantae
reino
Animalia
se divide en
abarca
se clasifica en
algunos ejemplos
algas
protozoarios
hongos
unicelulares
164
dominio
Eubacteria
hongos
plantas
vasculares
plantas no
vasculares
poríferos
anélidos
moluscos
artrópodos
equinodermos
cordados
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Para comenzar...
Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario
que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, actitudes y valores) que ya has
adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos
aspectos que no conoces o dominas para enfocar tu estudio.
Conocimientos
Resuelve lo que se te pide a continuación.
1. ¿Qué es la biodiversidad?
Actividades
de enseñanza
Búsqueda y clasificación
de seres vivos en la comunidad
y el entorno inmediato.
Investigación sobre criterios
de clasificación científicos
(taxonómicos) que permiten
agrupar la diversidad de
organismos vivos.
Explicación, con apoyo
visual o audiovisual, de las
características distintivas de
los virus: composición química,
forma de replicación, criterios
para clasificarlos, ejemplos de
enfermedades que ocasionan.
Debate acerca de la importancia
de clasificar los seres vivos
para su estudio.
2. ¿Cuál es la diferencia entre un virus y una bacteria?
Lluvia de ideas que permita
reconocer la importancia del
cuidado de la biodiversidad.
Exposición, con apoyo visual
o audiovisual, de las principales
características del dominio
Eubacteria y Archea (bacterias).
3. ¿Qué importancia tienen los hongos desde el punto de vista ecológico?
Debate sobre la importancia
de las bacterias y los problemas
actuales generados por estos
organismos.
Actividad experimental
para demostrar los procesos vitales
que desarrollan las bacterias.
4. Menciona cinco ejemplos de plantas angiospermas.
5. Menciona cuáles son los principales grupos de animales vertebrados.
Presentación, con apoyo
visual o audiovisual, de las
características distintivas
de los organismos del dominio
Eukaria (Protista, Fungi,
Plantae y Animalia).
Actividad experimental para
para observar organismos
pertenecientes a los diferentes
reinos del dominio Eukaria, o
visita a museo, zoológico, jardín
botánico o zona natural para este
mismo fin.
Continúa...
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165
Actividades
de enseñanza
Actividad integradora de debate
sobre la importancia social,
económica y biológica de los
organismos del dominio Eukaria,
y su relación con la necesidad
de preservar la biodiversidad de
nuestro planeta.
Habilidades
I. E
labora un mapa mental para clasificar los seres vivos, de acuerdo a los conocimientos que tengas sobre este tema.
II. ¿Cuál es tu organismo favorito? Anota su nombre, cómo se clasifica y las características más significativas que conozcas acerca de él.
Actitudes y valores
I. Menciona tres hábitos de higiene que te pueden proteger del contagio de enfermedades causadas por virus o bacterias.
II. A
rgumenta por qué es importante conservar las especies de animales y plantas
de nuestro planeta.
166
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Problema
La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de estas puedes saber si estás
adquiriendo cada uno de esos desempeños.
a. R
econoce la biodiversidad a partir de su clasificación y las características distintivas de los organismos.
b. Valora la importancia social, económica y biológica de la biodiversidad e identifica acciones que
lo lleven a preservar las especies de su entorno.
Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para
resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso
que se plantea y respondas las preguntas que le siguen en tu cuaderno.
Un gran fotógrafo
Damián es un buzo experto que ha sido
invitado a realizar una exploración en
la isla de Cozumel. Al llegar a la zona
donde va a realizar su exploración
observa un bello paisaje, lleno de palmeras, arena blanca y mar de diversos
tonos de azul turquesa a verde. El reto
para Damián es encontrar gorgonias y
fotografiarlas.
Se sumerge y empieza a fotografiar:
anémonas con sus venenosos y atractivos tentáculos, acompañadas por el
pez payaso que es inmune a su veneno.
Observa también estrellas de mar,
esponjas de formas tubulares, pulpos
que se confunden con las rocas, medusas que asemejan brillantes sombrillas
transparentes, anguilas eléctricas que
pueden matar a su presa con una descarga… Damián se encuentra fascinado, cuando vislumbra a lo lejos a una
mantarraya, un ser que pareciera tener
alas que mueve bajo el mar. Luego
se encuentra con una tortuga marina,
que se mueve lenta y cadenciosamente.
Finalmente, logra su objetivo: encuentra las gorgonias que buscaba, son más
bellas de lo que pensaba, tienen forma
de abanicos multicolores.
Toma excelentes fotografías y al regresar
logra ser nominado en un concurso internacional de fotografía, donde obtiene un
premio muy merecido por su esfuerzo.
Posteriormente, Damián se entera de que
en el mar Mediterráneo, en Europa, las
gorgonias se encuentran en peligro por
la proliferación de una especie de alga
verde llamada Caulerpa taxifolia, que
las envuelve y perjudica. Damián decide
investigar las causas de este problema y
las propuestas para solucionarlo.
a1. Investiga qué tipo de organismos son las gorgonias.
a2. O
bserva en el texto anterior los nombres de todos los seres vivos mencionados y averigua su
clasificación: reino, filo y, de ser posible, la clase a la que pertenece cada uno (son 12).
a3. En el texto se menciona un nombre científico. Explica por qué se escribe en latín y quién fue el
autor de este tipo de nomenclatura.
b4. Investiga cuál podría ser la causa de que las gorgonias se encuentren llenas de algas.
b5. A
verigua qué medidas se han tomado en México y en otros países para conservar los organismos que viven en los arrecifes.
b6. Investiga el efecto del calentamiento global en este tipo de ecosistemas.
a7. Un amigo de Damián también ha ganado un premio por fotografiar una chimenea submarina, en
la que el agua estaba a más de 100ºC. Averigua qué tipo de microorganismos viven en este tipo
de ambientes y escribe su clasificación.
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167
Autoevaluación
Cuando hayas concluido este bloque:
1. Contrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre
todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su docente.
2. Reconoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Reconoce la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Reconoces
correctamente la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Identificas, con
algunas dificultades la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
No identificas la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Valora la importancia
social, económica
y biológica de la
biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a
preservar las especies de
su entorno.
Valoras claramente
la importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad e
identificas tres o más
acciones que te llevan a
preservar las especies de
tu entorno.
Reconoces, con
algunas dificultades
la importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad e
identificas dos acciones
que te llevan a preservar
las especies de tu
entorno.
No reconoces la
importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad ni
identificas acciones que
te lleven a preservar las
especies de tu entorno.
Valor
6
4
2
Total:
3. Consulta la siguiente escala para saber tu nota final.
Escala
Excelente:
5-6
Regular:
3-4
Insuficiente: 1-2
Recuerda que la autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y
determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje.
168
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Tema 1
Para comenzar...
Virus
Tema 2
Tema 3
Clasificación
de los seres vivos
Dominio Eubacteria
Continúa...
Asume el reto
Recientemente se ha presentado una pandemia (epidemia que se extendió a muchos
países), del virus de la influenza AH1N1. Investiga:
1. El número de personas infectadas hasta ahora en México y el mundo.
2. La forma en que actúa este virus.
3. Las medidas que se han tomado para la prevención del contagio de esta enfermedad.
Comparte la información recabada con tus compañeros.
Composición química
Los virus forman parte de la diversidad que observamos en la naturaleza, sin embargo,
no cumplen con los requisitos que hemos señalado al hablar de las características de
los seres vivos.
Son mucho más pequeños que una bacteria, no tienen metabolismo –es decir, no
respiran ni se alimentan–, no crecen, no están formados por células y para reproducirse requieren de una célula viva de la cual se apoderan.
Es por ello que los virus no forman parte de la clasificación de los seres vivos, ya
que no se les ubica en ningún reino. Sin embargo, son importante objeto de estudio
debido a las enfermedades que provocan y por su reciente uso en los procesos de la
ingeniería genética, ya que se utilizan para donar e introducir genes provechosos dentro de plantas y animales.
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169
BLOQUE 5
El término virus fue propuesto por Luis Pasteur en 1884,
y en latín significa “veneno”. En aquella época los microscopios no tenían la resolución suficiente para observarlos y no
fue sino hasta la invención del microscopio electrónico en el
siglo xx que se pudieron ver por primera vez.
Se puede decir que todos los virus tienen ciertas características en común, como su estructura y su modo de acción.
Están formados por una molécula de ácido nucleico, adn o
arn, envuelto en una cubierta de proteína llamada cápside
(figura 1). En ocasiones, esta cubierta proteica está rodeada
de una envoltura formada a partir de la membrana plasmática
del huésped, como en el caso de los virus del sida, la rabia, la
hepatitis, la gripe y la viruela. Esta cubierta favorece la introducción del virus para infectar las células.
Los virus atacan de manera específica cierto tipo de
células, las cuales reconocen. Así, hay virus de bacterias –llamados bacteriófagos–, virus de plantas y virus de animales.
El virus de la gripe ataca las células del sistema respiratorio,
mientras que el de la hepatitis, las células del hígado. El
virus del sida infecta de manera particular las células del
sistema inmunológico –los linfocitos– y por eso destruye las
defensas del cuerpo.
Proyección
Ácido nucleico
Cápside
Capsómero
Envoltura
Figura 1. Partes de un virus.
Forma de replicación
5. Liberación:
los nuevos virus salen
de la célula huésped.
Pared celular
bacteriana
Cromosoma
bacteriano
1. Fijación: la
cápside se
combina con
el receptor.
2. Penetración:
el adn viral
entra en el
huésped.
Cápside
Ácido nucleico
a. Ciclo lítico
4. Maduración:
se ensamblan
los componentes
virales.
3. Biosíntesis:
se sintetizan los
componentes
virales.
b. Ciclo lisogénico
Profago
Integración: se transmite el adn viral
cuando la bacteria se reproduce.
Figura 2. Ciclos de replicación de un virus.
Glosario
170
Los virus pueden replicarse de dos maneras (figura 2): por
medio de un ciclo lítico o por un ciclo lisogénico.
La replicación de los virus, por medio del ciclo lítico, ocurre de la siguiente manera:
Fijación. El virus se coloca sobre la superficie de la célula que
va a infectar. Cierta parte de la cápside se empalma con un
receptor de la membrana de la célula hospedera.
Penetración. El virus inyecta su adn o arn a la célula. La
cubierta de proteína se queda afuera.
Biosíntesis. Se inactiva el adn de la célula y esta solamente obedece las instrucciones del adn viral. De esta manera,
la célula infectada empieza a producir muchas copias de los
componentes para formar nuevos virus.
Maduración. Los componentes de virus se ensamblan.
Liberación. La célula se rompe y libera una gran cantidad de
nuevos virus llamados viriones, que infectan más células.
El ciclo lisogénico se ha observado en algunos bacteriófagos. En este caso, el virus penetra la célula pero no la destruye,
sino que el adn viral se integra al adn de la célula y pasa a
formar parte de su patrimonio genético. Así, cuando la célula
se reproduce, también duplica el adn viral que trae integrado
y que se mantiene en forma latente dentro de ella; por lo que
al reproducirse la célula da lugar a muchas otras que contienen el virus latente.
En un momento dado, ciertos factores ambientales, como
la luz ultravioleta, pueden hacer que el virus entre al ciclo
lítico y las células produzcan y liberen muchas copias de este.
Bacteriófago. Virus que ataca bacterias. En la actualidad se le conoce también como fago.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Criterios para clasificarlos
Existen varias maneras de clasificar los virus. Algunos investigadores se
basan en sus características morfológicas y otros han propuesto hacerlo de
acuerdo con los síndromes que producen.
La clasificación de los virus se realiza, principalmente, tomando en cuenta
los siguientes aspectos:
• El tipo de ácido nucleico que contienen. Pueden tener adn o arn, pero
nunca tienen los dos.
• Si su adn o su arn son de doble cadena o de cadena sencilla.
• La presencia o ausencia de envoltura externa.
También se consideran estos otros elementos:
• Su tamaño y forma. La forma de los virus puede ser cilíndrica, de muchas
caras o hasta de formas complejas. En cuanto al tamaño, este puede variar
desde unos 3 o 4 nm hasta unos 300 nm.
• Si afectan a células animales, vegetales o bacterianas.
Retrovirus
Los retrovirus son virus de animales que contienen arn. Este tipo de virus porta una enzima especial llamada transcriptasa inversa, que les permite
obtener, a partir de una molécula de arn, una copia de adn, que es la que
dirige la producción de virus en la célula infectada. Este es el caso, por ejemplo, del virus del sida y de algunos virus causantes de cáncer.
Ejemplos de enfermedades que ocasionan
Los virus (figura 3) causan enfermedades que generalmente son difíciles de
combatir, debido a que los antibióticos no los destruyen. Una forma de contenerlos ha sido la realización de campañas intensivas de vacunación para
prevenir las enfermedades virales, así como el desarrollo de algunos medicamentos antivirales que disminuyen sus efectos. Sin embargo, un problema
importante radica en el hecho de que los virus tienen una alta tasa de mutaciones, y es posible que cuando ya se haya desarrollado una vacuna o un
medicamento eficaz para combatir un virus determinado, surja una nueva
generación de ese virus resistente a cualquier tipo de tratamiento.
Cabe resaltar la importancia que ha tenido en los últimos años el virus
del sida –el vih o virus de la inmunodeficiencia humana– por la cantidad
de personas que se han infectado y la muerte de hombres, mujeres y niños
debida a esta pandemia (epidemia generalizada). El comportamiento sexual
en gran número de personas ha cambiado debido a los riesgos que conlleva
el adquirir este virus, ya que aún no hay tratamientos efectivos que lo prevengan o lo curen.
Otra enfermedad de transmisión sexual que ha cobrado importancia en
los últimos años es la que causa el virus del papiloma humano, porque
las verrugas que produce este virus se han asociado al desarrollo del cáncer cérvico-uterino. Las relaciones sexuales sin protección parecen ser un
factor importante en el desarrollo de este tipo de cáncer, que en México
alcanza una cifra elevada de casos.
Entre los virus de reciente aparición se encuentra el virus del ébola, que
fue descubierto en África. Este produce la fiebre hemorrágica, enfermedad
grave que causa la muerte en 90% de los casos. Este temible virus podría ser
utilizado como arma biológica. Actualmente se realizan investigaciones para
desarrollar medicamentos y vacunas para el tratamiento de esta enfermedad,
pero aún no se tiene alguno que haya sido probado en seres humanos.
Cabe mencionar también los recientes estragos que ha causado la pandemia del virus de la influenza AH1N1, que alertó a muchos países a poner en
marcha la producción y aplicación de vacunas para prevenir más contagios.
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Virus del sarampión
Herpesvirus
Virus de la rabia
Virus del mosaico
del tabaco
Bacteriófago
Figura 3. Ejemplos de formas de virus.
171
BLOQUE 5
Sin embargo, no solo el ser humano se ve afectado por las infecciones virales; también plantas
y animales pueden ser infectados por virus específicos, lo que causa serias pérdidas económicas a
agricultores y ganaderos. Cabe mencionar la enfermedad del virus del mosaico del tabaco, el virus
de tristeza de los cítricos, o el virus de la papa, que hace que se torne negra y ya no sea posible
comercializarla. O las enfermedades que dañan a los pollos, a los cerdos o a los bovinos.
El cuadro 1 resume algunas de las enfermedades causadas por virus en el ser humano.
CUADRO 1. ENFERMEDADES VIRALES
Tipo de
Enfermedad
Tipo de virus
ácido
nucleico
Vía de
contagio
Síntomas
Rabia
Rhabdovirus
arn
Heridas
producidas
por mordidas
Fiebre, alucinaciones, hidrofobia, muerte.
Influenza
Orthomixovirus
arn
Aire
Infección de vías respiratorias superiores.
Sarampión
Paramixovirus
arn
Aire
Infección de vías respiratorias, ronchas, tos, fiebre.
Paperas
Paramixovirus
arn
Aire
Inflamación de las glándulas salivales (parótidas).
Poliomielitis
Poliovirus
arn
Agua
Fiebre, rigidez en el cuello, puede causar parálisis.
Rubéola
Rubivirus
arn
Aire
Erupciones de la piel, puede dañar al feto.
Sida
Retrovirus
arn
Sexual,
sanguínea
Debilidad general, desarrollo de múltiples infecciones en vías digestivas, respiratorias, piel.
Enteritis aguRotavirus
da
Resfriado
Adenovirus
arn
Agua
Diarrea acuosa, vómito, fiebre, dolor abdominal.
adn
Aire
Congestión nasal, estornudos, tos.
Varicela
Herpesvirus
adn
Aire
Infección en vías respiratorias, erupciones en la piel.
Hepatitis B
Hepadnavirus
adn
Herpes genital Herpesvirus
adn
Sexual,
sanguínea
Sexual
Debilidad general, náuseas, fiebre, piel amarilla.
Ampollas en zona genital, fiebre, dolor.
Viroides y priones
A pesar de que los virus son tan pequeños, existen partículas infecciosas aún más pequeñas, como
los viroides y los priones.
Los viroides son pequeñas moléculas de arn de una sola cadena que tienen la capacidad de causar enfermedades. Las enfermedades por viroides generalmente causan la atrofia en el crecimiento
de algunas plantas. Un caso muy severo de infección por viroides ha sido la enfermedad que ataca a
los cocoteros en varias zonas de las islas Filipinas y que ha causado su casi total desaparición.
Los priones son más pequeños que los viroides. Están formados solo por moléculas de proteína y, sin embargo, son capaces de autorreplicarse dentro de las células, tal vez al activarse algún
gen del adn del huésped para que lo codifique. Generalmente los priones son proteínas que se
encuentran en la membrana de las neuronas, por lo que suelen causar enfermedades del sistema
nervioso. Un caso muy conocido es el de la enfermedad de las vacas locas, causada por priones.
Desarrolla competencias
actividad individual
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación
y de las características distintivas de los organismos.
Entrega un informe acerca de dos enfermedades virales que elijas. El informe debe incluir: tipo de
virus, vía de contagio, síntomas, medidas de prevención y avances médicos que se han desarrollado
para controlar la enfermedad.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Lee
El virus del papiloma humano
El virus del papiloma humano (vph)
es un virus común que afecta tanto
a hombres como a mujeres. Existen
más de 100 diferentes tipos de vph. La
mayoría de los tipos de vph no causan
ningún signo o síntoma y desaparecen
sin tratamiento.
Sin embargo, ciertos tipos de vph causan verrugas comunes en manos y
pies. Alrededor de treinta tipos de vph
se conocen como vph genitales debido
a que afectan el área genital. Algunos
tipos causan cambios en las células
del revestimiento del cuello uterino. Si
no se tratan, estas células anormales
pueden convertirse en células cancerosas. Otros tipos de vph pueden causar
verrugas genitales y cambios benignos
(anormales pero no cancerosos) en el
cuello. Muchos tipos de vph pueden
causar resultados anormales en las
pruebas de Papanicolaou.
El vph probablemente es más común de
lo que se piensa. En el 2001, la Organización Mundial de la Salud calculó que
alrededor de 630 millones de personas
en todo el mundo (9%-13%) estaban
infectadas con el vph. Para el año 2002,
la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (iarc) registró 12 516
nuevos casos y 5 777 muertes por este
padecimiento en México. Actualmente
se sabe que cada dos horas muere una
mujer por cáncer cérvico-uterino, enfermedad que en este país es la primera
causa de muerte entre las mujeres.
terceras partes de las personas que
tienen contacto sexual con una persona
infectada desarrollarán una infección
por el vph en tres meses.
El vph es altamente contagioso, así que
es posible contagiarse al exponerse
al virus una sola vez. Se calcula que
muchas mujeres se contagian con el
vph a edad temprana, en los primeros
dos a tres años de haber iniciado su
actividad sexual. De acuerdo con la
Organización Mundial de la Salud, dos
Un cálculo aproximado de las autoridades sanitarias prevé evitar la muerte
de 3 500 mexicanas al año, siempre y
cuando se extienda el uso de la vacuna y esta no sustituya el diagnóstico
citológico, conocido como la prueba del
Papanicolaou.
Recientemente, la Secretaría de Salud
ha aprobado el uso de una vacuna
comercial que previene esta enfermedad y que podría disminuir la incidencia de cáncer cérvico-uterino
en 70%, de acuerdo a Carlos Aranda,
jefe del Servicio de Oncología del
gubernamental Instituto Nacional de
Perinatología de México.
Fuentes: www.msd.com.mx/msdmexico/patients/vph/viruspapilomahumano.html y
www.salud.com/secciones/cancer.asp?contenido=161859
A partir de la lectura resuelve en tu cuaderno las siguientes preguntas.
1. ¿Qué efectos pueden causar los virus del papiloma humano?
2. ¿Qué tan grave es el problema del cáncer cérvico-uterino en México? Exprésalo en términos del número
de casos.
3. Además de las vacunas, ¿qué medidas propones para evitar el contagio del virus?
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Tema 1
Virus
Tema 2
Clasificación
de los seres vivos
Tema 3
Tema 4
Dominio Eubacteria
Diferencias entre los
organismos de los dominios
Eubacteria y Archaea
Continúa...
Asume el reto
1. Clasifica la siguiente lista de organismos de acuerdo al criterio que tú decidas y anóta-
la en tu cuaderno: delfín, mariposa, gaviota, lobo, buitre, cangrejo, murciélago, mosca, hipopótamo, jirafa, paloma, tigre, chapulín, almeja, elefante, serpiente, ballena,
atún, lagartija, camarón, araña, estrella de mar, pulpo. Compara tu clasificación con
la de un compañero.
2. En equipos de seis personas, elaboren tres clasificaciones diferentes de esta misma
lista, cada una basada en un criterio diferente.
3. Comparen sus clasificaciones con las de otros equipos y decidan si alguna de las
clasificaciones fue la mejor. ¿En qué podemos basarnos para decidirlo?
4. Comenten la importancia de clasificar los seres vivos para el estudio de la biología.
Como puedes ver, hay maneras diversas de clasificar los seres vivos. A través de los
siglos han existido distintos criterios para clasificar lo que hay en la naturaleza. Por
ejemplo, el griego Teofrasto (372-287 a. C.) clasificaba las plantas en hierbas, arbustos y árboles, y Aristóteles (384-322 a. C.) clasificaba los animales en terrestres, acuáticos y aéreos. También, por ejemplo, Carl von Linneo (1707-1778) clasificaba las
plantas por la disposición de estambres y pistilos.
Algunas de estas clasificaciones las consideramos clasificaciones artificiales, ya que
no se basaban en criterios biológicos que explicaran las relaciones evolutivas que existen entre las diferentes especies. Sin embargo, aquellas fueron útiles, si tomamos en
cuenta el objetivo para el cual fueron elaboradas.
En la actualidad, para el estudio de la biodiversidad ha resultado de gran utilidad
clasificar los organismos de acuerdo a criterios evolutivos para establecer parentescos,
semejanzas y divergencias, y así formar árboles filogenéticos que nos muestren el panorama de la historia de los seres vivos. Este tipo de clasificaciones se conocen como
clasificaciones naturales.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
La sistemática es la ciencia que se dedica al estudio científico de la
diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas. Se apoya en las
siguientes disciplinas:
Taxonomía. Establece los criterios para la clasificación.
Clasificación. Ubica los organismos en diversas categorías taxonómicas.
Nomenclatura. Establece las reglas para dar los nombres científicos a los
distintos grupos y especies.
A través del tiempo, los criterios para establecer claramente la forma en
que se deben clasificar los seres vivos y la manera de nombrarlos se han ido
modificando, de acuerdo a los criterios de los investigadores y los avances
científicos de cada época. Veamos a continuación algunos de estos criterios.
Linneo
Uno de los naturalistas que hizo aportaciones de gran trascendencia a
la sistemática fue el científico sueco Carl von Linneo (1707-1778), que
propuso el sistema binomial para la nomenclatura de las plantas, sistema
que más tarde fue adoptado para ser utilizado en animales, hongos y en
todos los seres vivos, y que ha perdurado hasta la actualidad.
De acuerdo al sistema binomial, el nombre científico (figura 4) tiene
varias características:
• Consta de dos componentes: el primer nombre se inicia con mayúscula y se refiere al género. El segundo componente, o epíteto, señala
la especie; se inicia con minúsculas y jamás se utiliza solo, siempre
debe ir acompañado del primero.
• Se escribe en latín, para que sea universal y se aplique en cualquier
lengua, para evitar confusiones por el uso de nombres comunes que
varían de una región a otra.
• Debe escribirse con letra cursiva o subrayado.
Así, por ejemplo, el nombre científico del maíz es Zea mays, el de
perro es Canis familiaris. ¿Cuál es el de la especie humana? Si lo sabes,
anótalo en tu cuaderno.
En la época de Linneo, la clasificación de los seres vivos se basaba
exclusivamente en dos reinos: animal y vegetal. Los hongos, por ser
sésiles, es decir, estar fijos al suelo, se consideraban dentro del reino
vegetal, y los microorganismos se ubicaban de acuerdo a criterios diversos, como la movilidad o según la presencia o ausencia de clorofila
en alguno de los dos reinos.
La clasificación en aquella época aún era artificial y se basaba principalmente en características externas, de forma o de algunas funciones,
pero sin atender a criterios evolutivos. Sin embargo, Linneo agrupó
organismos con características similares en un mismo género, y así fue
como estableció, de alguna manera, las posibles relaciones de parentesco entre especies, con lo que daba los primeros pasos hacia una clasificación natural, basada en relaciones evolutivas.
Los sistemas de clasificación se fueron modificando con el tiempo y
así, en 1866, el biólogo alemán Ernst Haeckel (1834-1919) propuso un
tercer reino, el Protista, para dar cabida en él a los diversos microorganismos que eran difíciles de ubicar como plantas o animales.
Figura 4. Gracias al nombre científico, hoy en día los
estudiosos de los organismos vivos pueden tener un
lenguaje común, válido en cualquier parte del mundo.
E l mundo que te rodea
Un comité internacional de científicos responsable de la exploración y clasificación de especies
ha dado a conocer su clasificación de las diez
especies nuevas más destacadas del planeta.
Entre ellas encontramos especies diminutas,
como un caballo de mar del tamaño de un
guisante, otras largas como un insecto que mide
casi 60 centímetros de largo, un caracol cuya
concha es capaz de enroscarse alrededor de cuatro ejes, una palmera gigante que cuando florece
muere y se desploma y la primera planta de café
sin cafeína descubierta en África central. Solo
en 2007 se descubrieron 18 516 especies nuevas en
todo el mundo, las cuales se clasificaron y se
les otorgó un nombre de forma oficial. Algunos
científicos podrían sugerir que el número de
especies nuevas clasificadas y nombradas
de forma oficial desde el siglo xviii es cinco veces
mayor, próximo a los diez millones.
Whittaker
Más adelante, en 1969, el ecólogo norteamericano Robert H. Whittaker
(1920-1980) propuso la clasificación en cinco reinos, de acuerdo al tipo
de célula (eucarionte o procarionte) y a las formas de nutrición de los
organismos. Así, él definió los reinos de la siguiente manera:
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BLOQUE 5
Infográfico 1
Reino Monera. Organismos procariontes, bacterias y cianobacterias.
Reino Protista. Organismos eucariontes, unicelulares o pluricelulares
Árbol filogenético actual
En esta ilustración podemos ver la representación gráfica de
los tres dominios y los reinos en que se clasifica actualmente
a los seres vivos de acuerdo a la propuesta de Woese. Como
puede observarse, existe una rama común, el procarionte
ancestral, de donde surgen los tres dominios: Eubacteria,
Archaea y Eukaria. Los dominios Archaea y Eukaria se
desprenden a su vez de una rama común, sin embargo, los
organismos del dominio Eukaria son más evolucionados y por
eso sus ramas son las que se encuentran más alejadas del
procarionte ancestral.
Fungi
Animalia
Plantae
Dominio
Eukaria
Dominio Archaea
Dominio Eubacteria
Procarionte
ancestral
Protista
simples: protozoarios, algas y algunos mohos.
Reino Fungi. Organismos eucariontes, heterótrofos, que absorben sus
nutrimentos y que no hacen fotosíntesis: es decir, los hongos.
Reino Plantae. Organismos eucariontes, fotosintéticos y pluricelulares; es decir, las plantas.
Reino Animalia. Organismos eucariontes, pluricelulares, que se alimentan por ingestión; es decir, los animales.
Woese
Hasta hace pocos años, la clasificación de Whittaker era la vigente, sin embargo, el estudio de las características y composición
de las bacterias ha llevado a los investigadores a la conclusión de
que hay dos grupos muy diferentes que se separaron temprano en
la evolución. Así, ahora distinguimos a las arqueobacterias –posiblemente las más antiguas, caracterizadas por vivir en medios
ambientes extremos y por una composición muy peculiar de arn–
de las eubacterias –que son las “verdaderas bacterias”, las más
familiares para todos–. Asimismo, de acuerdo a investigaciones
recientes, se cree que las células eucariontes –con núcleo–, que
forman parte de plantas, animales y hongos, surgieron a partir de
la misma rama que las arqueobacterias.
El investigador norteamericano Carl Woese (1928) ha propuesto que se considere a los dos tipos de bacterias como grupos
separados, a los que llama dominios, una categoría más amplia
que la de reino, y a los eucariontes como otro dominio. Así, el árbol de la evolución o filogenético que se plantea en la actualidad
considera tres dominios:
• Archaea (arqueobacterias).
• Eubacteria (eubacterias).
• Eukaria (eucariontes).
En muchos ámbitos de la biología ya se ha adoptado la nueva
clasificación propuesta por Woese, en la que se utilizan estos tres
dominios y se considera que dentro del dominio Eukaria entran los
reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia.
La clasificación de los seres vivos no es un proceso acabado; es
posible que aún se produzcan más cambios, ya que en la medida
en que se hacen nuevos hallazgos se modifica nuestra forma de
entender el mundo que nos rodea. Recordemos que esto es parte
del avance continuo de la ciencia y debemos mantenernos pendientes de lo que pueda surgir próximamente.
En el infográfico 1 podrás revisar el árbol filogenético actual, de acuerdo a lo propuesto por Woese. Observa cómo todas las ramas se derivan de un tronco común.
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación y de las características
distintivas de los organismos.
Desarrolla competencias
actividad individual
Elabora un mapa mental en el que ilustres con imágenes la clasificación más reciente de los seres vivos (de Woese). Entrega el trabajo a
tu profesor.
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Tema 2
Clasificación
de los seres vivos
Tema 3
Dominio Eubacteria
Tema 4
Tema 5
Diferencias entre los
organismos de los dominios
Eubacteria y Archaea
Dominio Eukaria.
Importancia del cuidado
de la biodiversidad
Asume el reto
¿Qué sabes de las bacterias? ¿Son buenas o malas? La mayoría de nosotros hemos
escuchado acerca de enfermedades causadas por bacterias, de los daños que pueden
causar si no tenemos buena higiene en nosotros y en los alimentos que consumimos.
Pero, ¿existen bacterias buenas? ¿Cuáles son? ¿Qué beneficios nos traen? Elabora una
lista escrita de por lo menos diez ejemplos de bacterias benéficas. Compártela y coméntala en clase.
Estructura
Las bacterias, como se mencionó anteriormente, son organismos procariontes. Según
los registros existentes, se han detectado fósiles con 3 500 millones de años de antigüedad y se cree que durante 2 000 millones de años las bacterias fueron los únicos
seres vivos sobre la Tierra.
Las bacterias presentan una enorme diversidad de formas y de estrategias de nutrición. Se han adaptado a todos los ambientes y se reproducen con gran rapidez si las
condiciones son favorables.
Por fuera contienen una pared protectora y algunas tienen también una cápsula,
una especie de capa viscosa. Otras poseen flagelos que las impulsan para moverse;
existen algunas que tienen fimbrias, semejantes a pelos que las ayudan a fijarse en su
huésped cuando son parásitas.
Por dentro, la célula bacteriana solo tiene su citoplasma, el adn en forma de un
solo cromosoma y algunos ribosomas que realizan la síntesis de proteínas (figura 5).
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177
BLOQUE 5
Reproducción
Flagelos
Pili
Citoplasma
Nucleoide
Cápsula
Pared celular
Membrana
citoplasmática
Ribosomas
Figura 5. Estructura celular de una bacteria.
Las bacterias se reproducen por fisión, un proceso que consiste
en que la célula se divida en dos después de haber duplicado
su material genético. Este tipo de reproducción es asexual, de
hecho no existen bacterias de sexo femenino o masculino; sin
embargo, se ha observado que en algunas ocasiones una bacteria puede ser capaz de inyectar en otra una pequeña porción
de adn, esta pequeña porción se llama plásmido. Este pequeño
fragmento de adn pudiera traer información para, por ejemplo, hacer que la bacteria sea resistente a la penicilina. En ese
caso, una bacteria transfiere a otra una característica que favorece a su especie y que incrementa la variabilidad genética. A
este proceso se le llama conjugación.
Las bacterias que se enfrentan a condiciones desfavorables
forman endosporas, en las que el material interior se deshidrata y se forman tres gruesas capas protectoras. De esta manera
pueden resistir condiciones muy adversas de falta de nutrientes, sequía y temperaturas elevadas o demasiado bajas. Cuando
la endospora se encuentra en condiciones propicias y le entra
agua, la bacteria se rehidrata y se reproduce rápidamente, sin
importar el tiempo que haya permanecido en ese estado.
Una bacteria que encuentra condiciones adecuadas de temperatura y humedad se puede duplicar cada 20 minutos.
Respiración y nutrición
Las formas de respiración y nutrición de las bacterias son de
lo más variado que existe en la naturaleza. En lo que respecta a la respiración, existen algunas aerobias y otras anaerobias
obligadas, es decir, que no sobreviven cuando hay oxígeno libre.
Otras son anaerobias facultativas, las cuales se adaptan a las
condiciones del medio: si hay oxígeno lo aprovechan para sus
procesos respiratorios, y si no lo hay, realizan un proceso más
breve –la fermentación– para obtener energía de los alimentos.
Con respecto a la nutrición, algunas bacterias son autótrofas y en ellas se pueden observar distintos tipos de procesos:
• Las que evolucionaron primero –es decir, que son muy
primitivas– contienen bacterioclorofila y utilizan la luz
solar pero no liberan oxígeno a la atmósfera (fotosíntesis
anoxigénica).
• Las que tienen clorofila similar a la de las plantas y que
sí liberan oxígeno (fotosíntesis oxigénica). Estas bacterias
se llaman cianobacterias o algas cianoficeas, y tienen una
enorme importancia ecológica, ya que ocupan grandes extensiones en los mares y son responsables de la liberación
de gran parte del oxígeno que respiramos.
• Las que realizan la quimiosíntesis y que por lo tanto no
requieren del Sol, sino que obtienen sus nutrientes a partir
de reacciones de oxidación sobre sustratos inorgánicos.
Sin embargo, también existen bacterias heterótrofas, que
obtienen sus nutrientes de otros seres vivos. En general, las
bacterias de este tipo pueden ser:
• Saprofitas: descomponen la materia orgánica, alimentos,
organismos muertos.
• Parásitas: se alimentan de otro organismo vivo al que perjudican y le causan enfermedades.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Desarrolla competencias
actividad grupal
Reconoce la biodiversidad a partir de su
clasificación y de las características distintivas
de los organismos.
Organizados en parejas, elaboren un mapa conceptual en el que indiquen todas las formas de nutrición y respiración de las bacterias.
La biología en mi entorno
Reconoce la biodiversidad a partir de su
clasificación y de las características distintivas
de los organismos.
Elabora tu propio yogur:
1. Coloca medio vaso de leche en un lugar tibio.
2. Agrega dos cucharadas de yogur natural y agita la mezcla.
3. Deja reposar por 12 horas y observa el cambio producido en la leche. Si lo deseas,
puedes dejar que la fermentación continúe por unas horas más.
4. Lleva una muestra de tu yogur a la escuela y observa en el microscopio las bacterias
(lactobacilos) que han realizado la fermentación.
5. Elabora un reporte de tus observaciones.
6. Agrega fruta picada, azúcar, mermelada o lo que desees, y disfruta del yogur que has
obtenido.
Formas y criterios de clasificación
Las bacterias se han clasificado por su forma: cocos, bacilos o espirilos (figura 6). Estas formas se pueden presentar agrupadas, en
cuyo caso se habla de estreptococos (cadenas de cocos) o estreptobacilos (cadenas de bacilos). También en ocasiones los cocos se
aglomeran y forman una especie de racimos de uvas, que se conocen como estafilococos.
Otro criterio que se utiliza para clasificar las bacterias es por su
respuesta a un procedimiento de tinción, que fue diseñado hace más
de cien años por el bacteriólogo danés Hans C. Gram (1853-1938).
Este procedimiento se conoce como tinción de Gram y se basa en
distinguir la consistencia de la pared bacteriana, la cual está formada
por peptidoglucano. En algunas bacterias la pared es muy gruesa (Gram
positivas) y en otras es sumamente delgada (Gram negativas). Este ha
sido uno de los criterios más utilizados para clasificar las bacterias.
Tradicionalmente, la forma de clasificar las bacterias incluía,
además de las características ya mencionadas, la presencia de endosporas, metabolismo, forma de nutrición y de crecimiento. De
esta manera, existen alrededor de quince grupos de bacterias ya
clasificadas.
Sin embargo, en tiempos muy recientes, Carl Woese ha propuesto una nueva forma de clasificar las bacterias, a partir de comparaciones entre su arn ribosomal. De acuerdo con este criterio, se
reconocen doce grupos de bacterias, entre las que se mencionan las
cianobacterias, las espiroquetas, las purpúreas, las sulfurosas y otras
más. Este nuevo criterio de clasificación aún está en proceso de ser
adoptado por todos los bacteriólogos.
a. Bacilos
b. Espirilos
Importancia de las bacterias
Las bacterias han sido utilizadas desde la Antigüedad para la producción de alimentos como el queso, la mantequilla, el vinagre y la
leche fermentada o yogur, y para producir sustancias de uso industrial, como el alcohol o la acetona.
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c. Cocos
Figura 6. Clasificación de las bacterias.
179
BLOQUE 5
También participan en importantes procesos
ecológicos, por ejemplo, en el ciclo del nitrógeno.
Las plantas leguminosas tienen en sus raíces nódulos en los que viven bacterias que transforman el
nitrógeno atmosférico y el del suelo en sustancias
químicas accesibles para la planta. Esto enriquece
el suelo y favorece el desarrollo de otras plantas que
crecen en esa zona.
Por otra parte, la descomposición de la materia
orgánica de las plantas y los animales que mueren
permite que sus componentes se reciclen. Este proceso no podría llevarse a cabo sin la acción de las
bacterias, así que su importancia ecológica es fundamental para que la vida en la Tierra pueda continuar.
Algunas bacterias también viven en el aparato digestivo de algunos animales y les ayudan
a digerir los alimentos. Tal es el caso de la vaca,
que no podría digerir el pasto que ingiere sin la
ayuda de bacterias específicas. Nosotros también
CUADRO 2. ENFERMEDADES BACTERIANAS
Enfermedad
Bacteria
resultamos beneficiados por las bacterias, ya que
algunas de ellas viven en nuestro intestino y producen vitaminas K y B12, las cuales cumplen funciones
importantes para el organismo.
En realidad, los beneficios que nos proporcionan las bacterias son muy grandes con relación
al daño que puedan causar. Sin embargo, cabe
mencionar que algunas bacterias son patógenas,
es decir, causan enfermedades. Para combatirlas
se han desarrollado varias estrategias, y de ellas
la más exitosa ha sido el uso de antibióticos, los
cuales generalmente interfieren con la síntesis
de su pared celular, y logran que las bacterias se
rompan. Los antibióticos se obtuvieron por primera vez a partir de hongos como el Penicillium,
pero en la actualidad se obtienen también a partir de otras bacterias.
En el cuadro 2 se muestran algunas de las principales enfermedades causadas por bacterias.
Vía de contagio
Síntomas
Ántrax
Botulismo
Bacillus anthracis
Clostridium botulinum
Aire, piel
Latas contaminadas
Daño en piel y pulmones. Puede ser mortal.
Convulsiones, paro respiratorio.
Tétanos
Clostridium tetani
Heridas expuestas
Parálisis respiratoria, muerte.
Tuberculosis
Neumonía
Micobacterium tuberculosis Aire
Streptococcus pneumoniae Aire
Sífilis
Treponema pallidum
Sexual
Gonorrea
Neisseria gonorreae
Sexual
Lesiones en órganos genitales.
Fiebre tifoidea
Salmonella tiphi
Alimentos contaminados
Diarrea, fiebre, debilidad.
Cólera
Vibrio cholerae
Alimentos contaminados
Diarrea, fiebre, deshidratación.
Salmonelosis
Salmonella sp
Alimentos contaminados
Diarrea, fiebre, vómito, dolor abdominal.
Desarrolla competencias
actividad individual
Daño al sistema respiratorio.
Fiebre elevada, daño a pulmones.
Lesiones en genitales, daño al sistema
nervioso y reproductor.
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación
y de las características distintivas de los organismos.
Resuelve los siguientes problemas.
1. Algunas bacterias han tenido ciertas mutaciones que las han llevado a desarrollar resistencia a los anti-
bióticos y la transfieren a otras por procesos de conjugación. En México, debido a que los antibióticos se
han vendido libremente, sin necesidad de receta médica, hay cada vez mayor resistencia de las bacterias
a los antibióticos. Explica a qué podría deberse este fenómeno.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
2. Imagínate esta situación: Un vaso de leche tenía 20 bacterias a las siete de la mañana y se quedó fuera
del refrigerador. Como el día fue caluroso, las bacterias se reproducían duplicándose cada 20 minutos.
Responde:
a. ¿Cuántas bacterias tenía el vaso de leche 12 horas después?
b. ¿Sería conveniente consumirlo? ¿Por qué?
3. Comenta sobre las formas de evitar enfermedades causadas por bacterias. Anota por lo menos cinco
medidas de prevención.
La biología en mi entorno
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación
y de las características distintivas de los organismos.
Organizados en equipos, elaboren un periódico mural donde muestren los diferentes aspectos de la importancia de las bacterias, tanto las benéficas como las perjudiciales. Explíquenlo a sus compañeros.
Quiero saber más…
Para tener más información acerca de las enfermedades humanas producidas por bacterias, consulta la página:
www.bio-nica.info/biblioteca/BacteriasEnfermedades.pdf
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181
Tema 3
Dominio Eubacteria
Tema 4
Tema 5
Diferencias entre los
organismos de los dominios
Eubacteria y Archaea
Dominio Eukaria.
Importancia del cuidado
de la biodiversidad
Asume el reto
¿Qué sabes acerca de las arqueobacterias? Realiza una investigación en Internet acerca
de este tipo de bacterias y elabora un informe escrito. Recuerda la importancia de buscar en fuentes confiables y de extraer solo la información más relevante sobre el tema.
Las arqueobacterias son microorganismos muy antiguos que surgieron hace alrededor
de 3 500 millones de años. Sus características son tan diferentes de las de las bacterias,
que han sido la causa del cambio en la clasificación de los seres vivos, propuesta por
Woese recientemente; ahora pertenecen a un grupo distinto: el dominio de las arqueas.
Aunque al observarse al microscopio pudiera parecer un microorganismo común,
el ambiente en que se desarrollan las arqueas resulta muy peculiar, ya que viven a
temperaturas elevadas –por arriba de los 100°C– o bien en medios sumamente ácidos
–hasta de pH 0– o en aguas muy saladas, donde ningún otro ser vivo podría sobrevivir.
Las arqueobacterias parecen contarnos una historia, la del origen de la vida,
demostrándonos que no importa lo extremo de las condiciones que hubo en la
Tierra primitiva, ya que, por ejemplo, los primeros seres vivos pudieron haber surgido en los cráteres de volcanes submarinos. De hecho, una de las teorías actuales
propone a las arqueobacterias como representantes de los primeros organismos
vivos sobre la Tierra.
182
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
En cuanto a su estructura, las arqueobacterias difieren
de las eubacterias en la composición química de su pared
y de su membrana celular, así como en las secuencias de
su arn, como se muestra en el cuadro 3.
CUADRO 3. DIFERENCIAS ENTRE ARQUEOBACTERIAS
Y EUBACTERIAS
Membrana
Pared
arn
Arqueobacterias
Eubacterias
Lípidos formados por
glicerol unido a cadenas
de hidrocarburo.
Formada por glicoproteínas o solo por proteínas.
Lípidos formados por
glicerol, unido a cadenas
de ácidos grasos.
Formada por peptidoglucano.
Secuencias diferentes
a los eucariontes
y arqueobacterias.
Secuencias parecidas a
las de los eucariontes.
El tamaño de las arqueobacterias (o arqueas) va de 0.5
a 5 micras, y pueden tener forma de bastones, cocos y espirilos (figura 7). Se reproducen generalmente por fisión.
Figura 7. La arqueobacteria Staphylothermus marinus puede
sobrevivir a temperaturas mayores a 135°C (aumento: 27 000x).
Criterios de clasificación
Arqueobacterias
Termófilo
extremo
Termófilo
moderado
Mesófilo
Tasa de crecimiento
Las arqueobacterias se clasifican de acuerdo con el ambiente en que se desarrollan (figura 8). Así, se dividen en:
Metanogénicas o productoras de metano. Viven en
pantanos, intestinos de animales y otros ambientes
anaeróbicos, es decir, carentes de oxígeno; producen
metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono.
El metano se libera en la atmósfera y contribuye al
efecto invernadero.
Halófilas. Viven en ambientes con elevadas concentraciones de sal (entre 12% y 15%, cuatro veces más que
la salinidad del mar). Habitan en lugares como el Gran
Lago Salado de Utah o en el mar Muerto, donde con
anterioridad se creía que no existía la posibilidad de vida
por su alta salinidad.
Termoacidófilas. Viven en ambientes muy ácidos y calientes, como las fuentes termales, géiseres, grietas hidrotérmicas submarinas y alrededor de volcanes. Llegan a sobrevivir a temperaturas por arriba de los 100°C
y resisten un pH 0, el más ácido que existe.
Psicrófilo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120
Temperatura °C
Figura 8. Diversidad de temperaturas a las que sobreviven las
bacterias y arqueobacterias. La mayoría de las bacterias son
mesófilas y algunas son termófilas moderadas, mientras que las
arqueobacterias sobreviven a muy altas y a muy bajas temperaturas.
Importancia de las arqueobacterias
Hasta la fecha no se conocen arqueobacterias que
causen enfermedades, por lo que no se consideran microorganismos peligrosos. La importancia de este grupo radica en que forman parte de los ecosistemas como
organismos saprófitos que reciclan la materia orgánica;
algunos también son productores, porque son autótrofos. Además, las arqueobacterias nos han permitido
descubrir la historia de la evolución de la vida en la
Tierra; estos microorganismos nos dan una pista acerca de cómo pudieron haber sido los seres vivos de hace
unos 3 500 millones de años, y han dado lugar a nuevas
hipótesis sobre el origen de la vida en el planeta.
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183
BLOQUE 5
Desarrolla competencias
actividad individual
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación
y de las características distintivas de los organismos.
Imagina que descubres un nuevo microorganismo y después de un examen cuidadoso determinas que
debe clasificarse en el dominio Archaea. ¿Cuáles características podrían llevarte a tomar tal decisión? Elabora una lista en tu cuaderno. Este será un desafío personal para ti; enfréntalo con seguridad y creatividad.
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación
y de las características distintivas de los organismos.
Evaluación formativa
Anota B o A, según el enunciado que se refiera a bacterias o arqueobacterias.
1.
2.
3.
4.
5.
Tienen membrana y citoplasma. Su pared está formada por peptidoglucano.
Viven en ambientes extremos: altas temperaturas, medios muy ácidos o salobres.
Causan algunas enfermedades como la neumonía.
Su arn es similar al de los eucariontes.
Es posible que hayan sido los primeros seres vivos que surgieron en los mares primitivos.
Lee
Las vacas y el efecto invernadero
Los gases emitidos por los intestinos de
las vacas son en parte responsables del
efecto invernadero. Cada uno de estos
animales –y hay millones de ellos– produce a diario entre unos 3 y 4 litros
de gas metano principalmente en sus
eructos; y entre 1 000 y 1 500 litros por
año. Si se multiplica este valor por el
número de vacas vivas, podemos ver que
contribuyen con un 5% del total de los
gases de efecto invernadero.
Para entender cómo es posible que una
vaca pueda producir un gas combustible
hay que mirar en su interior. Las vacas
producen gas metano cuando digieren
su alimento, debido a que no poseen
aire (ni oxígeno) en sus estómagos, por
lo que se encuentran repletos de bacterias especializadas (arqueobacterias
metanogénicas) que las ayudan en sus
procesos digestivos.
Durante años hemos leído que el CO2 es
el responsable del efecto invernadero,
así que ¿por qué es peligroso el metano?
Pues porque pese a que el metano permanece menos tiempo en la tropósfera
que el CO2 (12 años contra 100 años), es
capaz de absorber 24 veces más calor
que el CO2.
El gran número de vacas que existen
en nuestro planeta para alimentar a la
mayor parte de la población mundial que
consume su leche y carne, ha propiciado
que este problema sea cada vez mayor.
Para resolverlo, se han hecho varias propuestas, entre ellas la de evitar consumir
carne vacuna y sus derivados, o bien la
de modificar la dieta de estos mamíferos, utilizando trébol blanco y otras leguminosas. Esto limitaría en gran parte la
emisión de gases. Por su parte, científicos de la Universidad de Hohenheim, en
Alemania, han desarrollado una píldora
que, junto a una dieta especial, reduce
también estas emisiones. En Japón, un
equipo de la Universidad de Agricultura
de Obihiro propone otra píldora que, a
un costo de 50 centavos de dólar al día y
por animal, solucionaría el problema sin
afectar la calidad de la leche.
Fuentes: www.biologia.edu.ar/bacterias/arqueobacterias.htm y www.neoteo.com/
las-vacas-sus-flatulencias-y-el-efecto-invernadero.neo
A partir de la lectura, organicen con toda la clase un debate considerando los siguientes puntos:
• Opciones más viables para resolver el problema planteado en términos realistas, de acuerdo a la localidad donde viven.
• El doble daño que se causa cuando se destruyen áreas verdes para introducir ganado.
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Tema 4
Tema 5
Diferencias entre los
organismos de los dominios
Eubacteria y Archaea
Dominio Eukaria.
Importancia del cuidado
de la biodiversidad
Asume el reto
1. Realiza una visita a algún zoológico, zona natural o jardín botánico cercano a tu
localidad.
2. Observa con cuidado los organismos que encuentres e investiga datos acerca de su
clasificación, su forma de nutrición, de reproducción y de vida.
3. De ser posible toma fotografías que incorpores a tu reporte de la actividad realizada.
Los organismos del dominio Eukaria son los más familiares para nosotros: las plantas,
los hongos, los animales y algunos microorganismos forman parte de este dominio.
Veamos características más específicas de los organismos de cada reino, así como su
importancia ecológica y para el ser humano.
Como ya se había mencionado, los organismos eucariontes son todos aquellos que
tienen células nucleadas y organelos. En este dominio se ubican cuatro reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia. En ellos se conserva el criterio dado por Whittaker,
quien clasificó a estos organismos de acuerdo principalmente con su modo de nutrición y con su organización (pluricelular o unicelular). La forma de definir los cuatro
reinos se resume en el cuadro 4.
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185
BLOQUE 5
CUADRO 4. CARACTERÍSTICAS DE LOS REINOS
Tipo de
Tipo de
Reino
Complejidad
célula
nutrición
Eukaria
Motilidad
Ejemplo
Protista
Eucarionte
Unicelular
(la mayoría)
Fotosíntesis o
heterótrofos
Algunos
con cilios o
flagelos
Amiba
Fungi
Eucarionte
Pluricelular
(casi todos)
Heterótrofos,
saprofitos
Inmóviles
Hongo
Plantae
Eucarionte
Pluricelular
Fotosíntesis
Inmóviles
Trébol
Animalia
Eucarionte
Pluricelular
Heterótrofos
por ingestión
Móviles en
su mayoría
Estrella
de mar
Veamos ahora cómo se clasifican los organismos dentro de cada reino.
Reino Protista
En la Antigüedad, todos los seres vivos se agrupaban solo
en dos reinos: plantas o animales. De hecho, generalmente es fácil decidir si un organismo que observamos es una
planta o un animal, pero cuando se descubrieron los microorganismos ya no fue tan sencillo ubicarlos en alguno
de los dos reinos. Se llegó a establecer el criterio de que
si hacían fotosíntesis eran plantas, y si eran heterótrofos y
se movían eran animales. Pero ¿cómo clasificarlos si eran
fotosintéticos y móviles, o si hacían fotosíntesis cuando
había luz y se volvían heterótrofos en la oscuridad? Finalmente, para evitar problemas se propuso la creación de un
nuevo reino en el que se incluirían a todos los organismos
que fueran unicelulares y eucariontes. Este reino se llamó
Protista. Posteriormente se decidió incluir también en este
reino a las algas pluricelulares, por ser demasiado primitivas para ser consideradas plantas, y se propuso que el reino
se llamara Protoctista. En la actualidad se manejan ambos
nombres, Protista o Protoctista, de manera indistinta.
Los protistas, por lo tanto, son organismos en su mayoría unicelulares, muy diversos en cuanto a sus formas de
nutrición y locomoción. Se ha pensado que en realidad son
varios reinos en uno y que tal vez en el futuro se separen de
acuerdo con sus características particulares.
Veamos a continuación los protagonistas de este reino.
Protozoarios
186
Fungi
Plantae
Animalia
dirección o para englobar alimentos. Se dice que este tipo
de organismos forman pseudópodos o falsos pies. Cuando se
alimentan forman vacuolas digestivas donde se liberan enzimas para degradar los alimentos. En condiciones adversas,
pueden formar quistes para resistir y volver a su estado activo
cuando haya condiciones más propicias.
Dentro de este grupo están las amibas (figura 9), algunas de
las cuales tienen vida libre, mientras que otras son parásitos
de diversos organismos. En los seres humanos pueden causar la disentería amibiana, la cual se manifiesta en forma de
diarreas muy severas. Otro ejemplo son los foraminíferos,
radiolarios y heliozoarios, que tienen formas muy hermosas
y se encuentran en las aguas dulces y saladas. Algunos de
estos microorganismos se cubren con conchas de sílice, que
pueden formar enormes depósitos en el fondo del mar.
Vacuola
contráctil
Vacuolas
digestivas
Citoplasma
Mitocondrias
Núcleo
Organismos heterótrofos, semejantes a los animales pero
en formas unicelulares, algunos de los cuales tienen cierta
movilidad. Se les ha clasificado, entre otras características,
de acuerdo con su forma de locomoción en:
Sarcodinos. Pertenecientes al filo Sarcomastigophora, estos
microorganismos poseen membranas plasmáticas flexibles
que pueden cambiar de forma para moverse en cualquier
Glosario
Protista
Nucleolos
Membrana
plasmática
Pseudópodo
Figura 9. Amiba.
Filo. Categoría taxonómica que agrupa organismos con características similares, por debajo del nivel de reino.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Vacuola
alimentaria
Cilios
Macronúcleo
Surco oral
Vacuola
alimentaria
en formación
Micronúcleo
Vacuola
contráctil
Figura 10. Tripanosoma (aumento: 400x).
Zooflagelados. Este tipo de protozoarios se carac-
teriza por tener como medio de locomoción uno
o más flagelos, los cuales producen un movimiento en forma de látigo que impulsa al zooflagelado
para moverse con rapidez en el agua. Pertenecen
también al filo Sarcomastigophora.
La mayoría de los organismos de este tipo son
de vida libre y habitan en aguas dulces o saladas;
algunos pueden vivir en suelos húmedos. Existen
también algunos flagelados que viven en simbiosis, es decir, asociados a otros organismos para un
beneficio en común. Tal es el caso de los que viven
en el sistema digestivo de las termitas y les ayudan
a digerir la madera.
Algunos de estos microorganismos son parásitos,
como el Tripanosoma, que causa la enfermedad del
sueño, la cual es transmitida por la picadura de la
mosca tsé-tsé. El Tripanosoma (figura 10) tiene un
complejo ciclo de vida, parte del cual transcurre en
el aparato digestivo de la mosca y parte en el hospedero mamífero. La enfermedad del sueño puede
ser mortal y afecta principalmente a la población
africana.
Ciliados. Del filo Ciliophora, son los protozoarios
más complejos debido a las estructuras que contienen. Su forma de locomoción es por medio de
cilios, que recubren la membrana en forma total
o parcial y vibran para darle movilidad a la célula
(figura 11). En estos microorganismos se advierte
la presencia de un macronúcleo y un micronúcleo,
el primero controla las funciones de la célula y el
segundo su reproducción. Contienen una vacuola
contráctil que puede eliminar el exceso de agua, y
tienen un surco oral que funciona como una especie de boca. Un ejemplo representativo de este
grupo es el Paramecium, el cual presenta interesantes respuestas ante los estímulos del medio, lo que
da la impresión de que tuviera un sistema nervioso
desarrollado. En general, los organismos de este
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Poro anal
Figura 11. Esquema de ciliado.
grupo tienen vida libre y no causan enfermedades
importantes en el ser humano.
Esporozoarios. Se caracterizan por carecer de
medios de locomoción en su forma adulta y
por ser todos parásitos. Se les llama así porque
forman esporas infecciosas que se pueden transmitir de un organismo a otro. Forman parte del
filo Apicomplexa.
Generalmente tienen dos hospederos, en los
que desarrollan su ciclo vital. Un ejemplo es el
Plasmodium vivax, que causa la malaria o paludismo, enfermedad transmitida por la picadura
del mosquito Anopheles hembra. Parte de su ciclo
de vida se lleva a cabo en las glándulas salivales y
en el estómago del mosquito, y cuando este pica
a una persona, el Plasmodium se desarrolla en el
hígado y luego en la sangre, donde destruye los
glóbulos rojos, lo que ocasiona fiebres recurrentes
y debilidad en todo el cuerpo. La enfermedad se
disemina de una persona a otra por medio del
mosquito y causa problemas serios en lugares
donde proliferan este tipo de insectos, en especial
zonas cálidas y húmedas donde hay cuerpos de
agua estancada, como en varias zonas de África y
del sureste mexicano.
Algas unicelulares y pluricelulares
Realizan la fotosíntesis y son todas acuáticas. Se
dividen en:
Crisofitas. Este grupo se conoce también como
diatomeas o algas doradas (figura 12). Toman
este color debido a un pigmento llamado ficoxantina. Las diatomeas, junto con otras algas
unicelulares, constituyen la base de la pirámide
alimentaria debido a los procesos fotosintéticos
que realizan. Forman parte del plancton, conjunto
de seres microscópicos que enriquecen las aguas
dulces y marinas, y que son importante fuente de
alimento para todos.
187
BLOQUE 5
Figura 12. Alga dorada (aumento: 100x).
Figura 13. Dinoflagelado (aumento: 50x).
Figura 14. Euglena (aumento: 130x).
Figura 15. Lechuga de mar.
188
Estos microorganismos son muy hermosos ya que tienen cubiertas de sílice que parecen una pequeña caja de vidrio, la cual
puede tomar formas geométricas muy variadas. Al morir las
células, las cubiertas quedan como depósitos en el fondo del
mar, y forman lo que se conoce como tierra de diatomeas, la cual
es ligeramente abrasiva y se llega a utilizar para la elaboración
de pastas dentales y limpiametales.
Pirrofitas. Los organismos de este grupo se conocen como
dinoflagelados. Tienen dos flagelos y generalmente pared celular. Uno de los flagelos envuelve la pared y el otro le sirve como
medio propulsor. La mayoría vive en el mar donde son una importante fuente de alimento para otros organismos. Muchos son
bioluminiscentes, esto significa que brillan en la oscuridad.
Algunas especies de dinoflagelados (figura 13) son las causantes de la marea roja. Esta se produce cuando las condiciones
ambientales propician la reproducción excesiva de estos microorganismos. En este caso, los peces mueren porque se
obstruyen sus branquias o porque el oxígeno se agota en el
agua debido a la descomposición de miles de millones de
dinoflagelados que mueren. Los moluscos, como las ostras y
las almejas, no mueren, sin embargo, concentran en su cuerpo
el veneno paralizante que poseen los dinoflagelados y pueden
causar daños muy serios al ser humano que los consuma, incluso la muerte.
Euglenofitas. Este tipo de algas tiene como representante principal a Euglena (figura 14), organismo unicelular de características
muy particulares que lo hacen parecer un ser intermedio entre
planta y animal, ya que no tiene pared celular y se mueve por
medio de un flagelo. Contiene cloroplastos con los que puede
llevar a cabo la fotosíntesis, pero si se le coloca en la oscuridad
los cloroplastos desaparecen y el organismo se vuelve heterótrofo. Euglena posee una mancha ocular que le permite detectar la
luz, la que busca para realizar la fotosíntesis. Estos organismos
forman parte del plancton y es alimento de peces y otros animales del mar.
Clorofitas o algas verdes. Este grupo es el más numeroso y
variado. Las algas verdes deben su color a la presencia de
clorofila a y b. Contienen gránulos de almidón y pared celular
de celulosa. Estas tres características hacen que se les considere
emparentadas directamente con las plantas terrestres.
Las algas verdes viven por lo general en agua dulce y solamente 10% está constituido por especies marinas. La mayor
parte de las especies viven fijas al suelo, por lo que se les
llama bentónicas, pero también existen las planctónicas que
flotan libremente.
Pueden encontrarse en formas unicelulares, de filamentos, colonias o bien en formas pluricelulares. Algunas de las algas
verdes más conocidas son la Spirogyra, que forma filamentos
delgados; Volvox, que se presenta como colonia formada por
miles de células; y la Ulva o lechuga de mar (figura 15), que
tiene el tamaño y la forma de una lechuga y es pluricelular.
La importancia de las algas verdes radica en que contribuyen
significativamente a la producción de oxígeno que enriquece el
agua y el aire, y favorecen de esta manera la vida.
Feofitas o algas pardas. Las algas pardas (figura 16) son todas pluricelulares, y en su mayoría son marinas. Contienen
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
clorofila a y c, así como ficoxantina, la cual les da su color característico. Pueden vivir en el fondo del mar, o bien, sujetas en las rocas
cercanas a la costa, donde golpean las olas. Logran resistir la falta de
agua cuando baja la marea porque contienen sustancias mucilaginosas que las protegen de la desecación. Otras tienen estructuras llenas
de aire que les permiten flotar en el mar. Algunas de estas algas
llegan a ser muy grandes y forman verdaderos bosques submarinos,
que dan refugio a muchas especies; otras, como el sargazo, flotan
sobre el agua y crean grandes masas que incluso pueden dificultar la
navegación. Tal es el caso del mar de los Sargazos, que se encuentra
en el océano Atlántico, en el que se pueden apreciar grandes masas
de estas algas que a lo lejos semejan alfombras de tierra.
Las algas pardas son importantes porque dan alimento y hábitat a
los organismos marinos, además son utilizadas como fuente de alimento humano y como fertilizante. También de ellas se extrae una
sustancia llamada algina, que se utiliza en la industria alimentaria
para dar consistencia a helados, cremas y quesos; se usa por otro lado
en la fabricación de cosméticos. Algunos ejemplos de algas pardas
son: Sargassum y Fucus, las cuales flotan en el agua, y Macrocystis, que
puede formar grandes bosques submarinos.
Rodofitas o algas rojas. Las rodofitas son principalmente marinas, y
viven en el fondo de mares tropicales. Todas son pluricelulares, su
color es rojo, pardo rojizo o violáceo. Contienen clorofila a y ficoeritrina, que les da el color rojo. Estas algas pueden captar la luz que se
filtra hasta zonas profundas del mar y son fuente de alimento para
los heterótrofos que viven en esos ambientes.
Algunas de ellas forman depósitos de calcio y contribuyen a la formación de arrecifes. Se les utiliza como fuente alimenticia para
el ser humano, y también se extraen de ellas sustancias como la
carragenina, que se utiliza en la industria alimenticia, en la elaboración de pinturas y de cosméticos. Otro de los productos que se
obtienen de ellas es el agar, el cual se utiliza en los laboratorios de
investigación como medio de cultivo.
Figura 16. Alga parda.
Figura 17. Plasmodio de Physarum (aumento: 60x).
Hongos unicelulares
Tienen características muy particulares, como pasar por etapas flageladas y alimentarse de manera saprofita. Se clasifican en:
Mixomicetos. Son organismos que parecieran haber salido de un
cuento fantástico. No tienen una forma definida, son una masa gelatinosa y pegajosa de color naranja o amarillo brillante que se desliza
lentamente por el suelo, y se alimentan por fagocitosis de materia
en descomposición de bosques y campos agrícolas. La estructura que
forman se conoce como plasmodio (figura 17), y es un conjunto multicelular en el que no se distingue la membrana entre una célula y otra,
por lo que se ve al microscopio como una masa multinucleada.
Cuando la temporada es desfavorable, se desarrollan esporangios o
bolsitas llenas de esporas sobre el plasmodio. Las esporas pueden
sobrevivir hasta que vuelva a haber humedad suficiente para su
germinación.
La función de estos organismos en la naturaleza es el reciclaje de
materia orgánica mediante la descomposición.
Ficoxantina. Pigmento orgánico que le da el color amarillo-pardo a las algas doradas o pardas.
Ficoeritrina. Proteína de color rojo, del gupo de las ficobilinas, soluble en agua, característica de las algas rojas.
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Glosario
189
BLOQUE 5
Acrasiomicetos. Son organismos unicelulares que se
mueven de manera similar a una amiba. Su tamaño es muy pequeño, por lo que no se ven a simple
vista. Se alimentan de bacterias y otros microorganismos. Su forma de nutrición es saprofita, es decir,
descomponen la materia orgánica y, por lo tanto,
enriquecen el suelo. Este tipo de organismos solo
pueden sobrevivir en medios muy húmedos y en
condiciones desfavorables pueden formar esporas.
Oomicetos. Se les llama también mohos acuáticos,
porque la mayoría vive en el agua, aunque también
pueden vivir en suelos muy húmedos. Su estructura
es filamentosa y tienen paredes celulares formadas
por celulosa. En general solo se alimentan de materia en descomposición, sin embargo, algunos llegan
a parasitar peces, insectos o plantas. Su importancia
radica en los daños que han llegado a causar en algunos cultivos de vid, papa y aguacate, donde han
producido pérdidas económicas considerables e, incluso, en el caso de la papa, provocaron la hambruna que hubo en Irlanda hace unos 150 años y que
causó la muerte de muchas personas.
En resumen, se presenta el cuadro 5 sobre los
protistas:
CUADRO 5. PROTISTAS
Filo
Nutrición
Características
Ejemplo
Sarcomastigophora
Heterótrofos
(Sarcodinos)
Locomoción por pseudópodo o falsos pies.
Disentería amibiana
Entamoeba (amibiasis).
Sarcomastigophora
Heterótrofos
(Zooflagelos)
Locomoción por pseudópodo o por flagelos.
Tripanosoma (mal del sueño).
Ciliophora
Heterótrofos
Locomoción por cilios.
Paramecium (vida libre).
Apicomplexa
Heterótrofos
Esporozoarios, parásitos obligados,
sin movilidad.
Plasmodium (causa la malaria).
Crisofitas
Fotosintéticos Algas doradas o diatomeas, conchas de sílice. Navícula (forma la tierra de diatomeas).
Pirrofitas
Fotosintéticos Dinoflagelados, dos flagelos, bioluminiscentes.
Gonyaulax (causa la marea roja).
Euglenofitas
Fotosintéticos Puede cambiar de fotosintético a heterótrofo.
Euglena (vida libre).
Clorofitas
Fotosintéticos
Feofitas
Fotosintéticos Algas pardas, marinas, algunas muy grandes.
Sargassum (mar de los Sargazos).
Rodofitas
Fotosintéticos Algas rojas, marinas, pluricelulares.
Porphyra (fuente de alimento en Japón).
Algas verdes, principalmente de agua dulce,
ancestros de las plantas.
Ulva (lechuga de mar).
Mixomicetos
Saprofitos
Masa gelatinosa que se desliza en el suelo,
plasmodio multinucleado.
Acrasiomicetos
Saprofitos
Viven en suelos húmedos, descomponedores.
Dyctiostellium (se usa en experimentos).
Oomicetos
Saprofitos
Hongos filamentosos, pueden causar enfermedades a plantas y peces.
Plasmopara vinícola (daño a la vid).
Desarrolla competencias
actividad grupal
Physarum (moho deslizante).
Valora la importancia social, económica y biológica
de la biodiversidad e identifica acciones que lo lleven a preservar
las especies de su entorno.
Reunidos en equipos de cuatro estudiantes, realicen lo siguiente:
1. Investiguen en algún centro de salud o por Internet acerca del número de casos de amibiasis que se
presentan en su ciudad.
2. Consulten acerca de los síntomas y órganos que se afectan por esta enfermedad.
3. Hagan un cartel donde propongan medidas para prevenir la amibiasis.
Desarrolla competencias
actividad individual
Valora la importancia social, económica y biológica
de la biodiversidad e identifica acciones que lo lleven a preservar
las especies de su entorno.
1. Elabora un mapa mental ilustrado de los protistas.
2. S
eñala y anota tres aspectos de la importancia de los organismos que conforman este reino.
190
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Reino Fungi (hongos)
Seguramente has observado los hongos, ya sea del
tipo de los champiñones o de los silvestres que
abundan en el campo en época de lluvias. Si los
has tenido en tu mano habrás percibido su consistencia suave y esponjosa. También son hongos
los mohos que se forman en las tortillas o el pan
cuando están en proceso de descomposición, o
los que se utilizan para la elaboración del pan y el
vino, es decir, las levaduras.
Los hongos pertenecen al reino Fungi, y se
caracterizan por ser sésiles –que están fijos al
suelo– y por ser saprofitos –que se alimentan por
descomposición y absorción de materia orgánica–.
Todos son pluricelulares, excepto las levaduras,
que son unicelulares.
Los hongos están formados por células llamadas hifas, las cuales tienen forma de filamentos y se
agrupan para formar un tejido primitivo llamado
micelio (figura 18). El micelio se desarrolla dentro
de la fuente de alimento en la que está creciendo
el hongo y después forma el cuerpo fructífero. Las
paredes celulares de los hongos están formadas por
quitina, que las distingue de las células de plantas
que contienen paredes de celulosa. Estas células se
separan una de otra por medio de septos, los cuales
pueden tener poros que permiten el paso directo de
sustancias. Generalmente las células de los hongos
tienen uno o dos núcleos. La forma de nutrición
es principalmente saprofita: el hongo libera enzimas que primero digieren el alimento de manera
extracelular, es decir, fuera de su cuerpo, y después
absorben la materia orgánica ya procesada.
También hay algunos hongos parásitos que
causan enfermedades a plantas, animales y al ser
humano, y otros que se asocian a algún tipo de organismo para lograr un beneficio común, como el
caso de los líquenes –resultado de la asociación de
un hongo y un tipo de alga– y las micorrizas –asociaciones entre las raíces de una planta y un hongo.
Hifa
Septo
Núcleo
Micelio
Figura 18. Esquema de hifas y micelio.
La reproducción en los hongos puede ser sexual
o asexual. Los hongos pueden liberar millones de
esporas que se desarrollarán al llegar a algún ambiente propicio, que sea suficientemente húmedo,
cálido y de preferencia oscuro. Las esporas pueden
ser el producto de la fusión de dos células sexuales, lo cual generará individuos genéticamente
diferentes a los progenitores. La forma en que se
producen y acomodan estas esporas es uno de los
criterios de clasificación de los hongos.
La reproducción asexual se basa en el desarrollo de un individuo a partir de un fragmento de
hifa modificado, o el desarrollo de esporas de un
solo hongo sin que haya fusión de células sexuales.
Existen muchos tipos de hongos, como podemos
ver en el cuadro 6.
CUADRO 6. CLASIFICACIÓN DE LOS HONGOS
Filo
Zigomicetos
Estructuras reproductoras
Zigosporas, esporangios.
Ascosporas envueltas en sacos
Ascomicetos
llamados ascas.
Basidiosporas acomodadas en
Basidiomicetos
basidios.
No se ha observado
Deuteromicetos
reproducción sexual.
Tipo de hongo
Mohos.
Mohos y setas, algunos
unicelulares.
Setas con su sombrero o formas
variadas.
Microscópico.
Hifa. Célula alargada, carente de clorofila, característica de los hongos.
Micelio. Conjunto de hifas, que forma el cuerpo o la masa que conforma a un hongo.
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Ejemplos
Rhizopus (moho negro del pan).
Sacharomyces (levadura).
Agaricus (comestible), Amanita
(venenoso).
Trichophyton
(pie de atleta).
Glosario
191
BLOQUE 5
Figura 19. Hongo de pan Rhizopus nigricans, en el que se observan los
esporangios, estructuras reproductoras (aumento: 4x).
Veamos una breve descripción de cada tipo de hongos:
Zigomicetos. Este tipo de hongos viven en el suelo o
en materia en descomposición, ya sea vegetal o animal.
Una especie muy familiar para nosotros es Rhizopus, el
moho negro que se le forma al pan cuando se empieza
a descomponer (figura 19). Si observamos este moho al
microscopio podremos observar unas estructuras llamadas esporangios, que contienen las esporas de la fase asexual de su ciclo de vida.
Ascomicetos. Se les llama también hongos con saco, y forman estructuras llamadas ascas, en las que se encuentran las
esporas que se generan por su reproducción sexual. Los ascomicetos (figura 20) viven en el suelo de los bosques, entre
ellos las colmenillas y las trufas. Algunos forman el moho
de colores que aparece en las tortillas y otros alimentos. En
este grupo también se incluyen las levaduras, las cuales se
pueden reproducir de manera asexual por gemación.
Basidiomicetos. En este grupo se encuentran los hongos más
conocidos para nosotros, como los champiñones, los hongos de repisa que se forman en los troncos de los árboles,
los de forma oval o redonda, y también algunos hongos
parásitos como el huitlacoche, que si bien en otros países es visto como una plaga, en México es un delicioso
manjar. También a este grupo pertenecen algunos hongos
venenosos, como Amanita, y otros alucinógenos, como
Psilocibe mexicana.
Deuteromicetos. Este en realidad no es un grupo, sino el
sitio donde se colocan a todos los hongos cuya forma
de reproducción sexual aún no ha sido descubierta. Se
les llama también hongos imperfectos. A medida que se
han estudiado, algunos hongos de este grupo se han ubicado en el verdadero filo al que pertenecen al determinar
su forma de reproducción sexual. Un ejemplo de hongo
Glosario
192
Figura 20. Ascomicetos (aumento: 750x).
de este grupo es el que causa la tiña y el pie de atleta,
llamado Trichophyton.
Importancia de los hongos
La importancia de los hongos puede resumirse de la siguiente manera:
• Desde el punto de vista ecológico son indispensables
para el reciclaje de la materia orgánica, sin el cual la vida
en la Tierra no podría continuar.
• Se utilizan desde tiempos ancestrales en la elaboración
de productos alimenticios como el pan, el vino, la cerveza y el queso.
• Son una valiosa fuente de alimentación para el ser humano, como los champiñones, las setas, las trufas.
• A partir del hongo Penicillium se produjeron los primeros
antibióticos, los cuales dieron un giro muy importante
a la medicina, al aumentar el promedio de vida del ser
humano.
• Algunas especies se utilizan en la industria para producir ácidos orgánicos, como el cítrico, láctico o gálico.
• Algunos causan enfermedades a las plantas –las llamadas royas y tizones–, que pueden ocasionar importantes
pérdidas económicas a los agricultores.
• Algunos producen enfermedades en animales y el ser
humano, como el pie de atleta, la tiña, la candidiasis.
• Una enfermedad grave causada por hongos es el ergotismo, que se produce por el consumo de pan de centeno
contaminado y que causa alucinaciones, dolores musculares y en algunos casos hasta la muerte.
• Algunos son alucinógenos y se utilizaban en ritos indígenas en nuestro país, como el Psilocibe mexicana.
• Existen especies venenosas que pueden llegar a causar la
muerte de quien los ingiere, como la Amanita muscaria.
Gemación. Modo de reproducción asexual caracterizada por separarse del organismo una pequeña porción, llamada
yema, que se desarrolla hasta formar un individuo semejante al reproductor.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
actividad grupal
Desarrolla competencias
Reconoce la biodiversidad a partir de
su clasificación y características distintivas
de los organismos.
R etrato
1. Organizados en equipos, elaboren un collage con imágenes de hongos y de los aspectos relacionados con sus usos e importancia.
2. Expliquen su collage al resto del grupo.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema repasado en la práctica de laboratorio “Protistas y hongos”, que se encuentra en la Sección final (p. 218). Elabora un reporte
de tu actividad experimental.
Reino Plantae (plantas)
El reino Plantae abarca todos los organismos eucariontes y pluricelulares que realizan
la fotosíntesis. Este reino abarca más de 260 000 especies, y las hay en muy diversos
entornos, desde los climas más fríos, hasta los desérticos, los acuáticos, los rocosos, etc.
Las plantas pueden ser pequeñas hierbas, apenas visibles, o árboles enormes de más
de cien metros de altura.
Se piensa que las plantas surgieron evolutivamente a partir de las algas verdes, que
son las más similares a ellas. Cuando la vida abundaba en los mares de hace unos
400 millones de años, la tierra firme se encontraba en total desolación y aridez. Un paisaje de aquellos tiempos sería seguramente como el de la superficie de Marte, o de algún
desierto terrestre. Sin embargo, algunas algas verdes que se encontraban en las márgenes de ríos o lagos comenzaron a adaptarse a la vida fuera del agua, y modificaron
para siempre el paisaje terrestre.
Alexander Fleming. Famoso
médico escocés (1881-1955).
Descubrió en 1928, de manera
casi accidental, el poder destructor de los hongos Penicillium sobre las bacterias. A partir
de este hallazgo se desarrollaron los antibióticos. También
descubrió la proteína antimicrobiana llamada lisozima.
Evolución de las plantas
Lo que observas en la figura 21 es la historia muy simplificada de la evolución de
las plantas. Las primeras plantas terrestres probablemente se originaron a partir
de las algas verdes y fueron las briofitas; un ejemplo de ellas son los musgos. Estas
plantas carecen de sistema vascular, por ese motivo son pequeñas, solo pueden vivir en
lugares húmedos. Se reproducen por medio de esporas y tienen un ciclo alternante de
reproducción sexual y asexual.
Planta con flores
(angiospermas)
Pinos
(gimnospermas)
Helecho
(pterofitas)
Musgos
(briofitas)
Aparecen
flores
y frutas
Aparecen
semillas
Aparece
el sistema vascular
Invaden el medio terrestre
Algas verdes
Clorofila a y b
paredes de celulosa
Figura 21. Evolución de las plantas.
Sistema vascular. Conjunto de tejidos especializados que conducen agua, sales minerales y productos elaborados
por la planta.
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Clasificación
de las plantas
traqueofitas
plantas
sin semilla
briofitas
plantas
con semilla
musgos
gimnospermas
helechos o
pterofitas
angiospermas
Las primeras plantas vasculares aparecieron hace 350 millones
de años y pudieron crecer mucho más que los musgos. Algunos representantes más familiares para nosotros de estas primeras plantas
vasculares son los helechos o pterofitas, que producen esporas y tienen un ciclo alternante de reproducción.
Las primeras plantas que ya no se reproducían por esporas, sino
por semilla, fueron las gimnospermas, las cuales tienen semillas desnudas, es decir, no tienen ni fruto ni flor. Un ejemplo son los pinos o
los ahuehuetes; los pinos se reproducen por medio de conos o piñas
donde se producen sus semillas.
Las plantas con flores aparecieron hace unos 100 millones de años.
Estas tienen semillas encerradas en un fruto y se les conoce como angiospermas. Hay alrededor de 230 000 especies conocidas hasta ahora,
aunque quizás existan más. Veamos estos datos en el cuadro 7.
CUADRO 7. CARACTERÍSTICAS DE LAS PLANTAS
Tipo de planta
Sistema vascular Semillas o esporas
Flor y fruto
Briofitas (musgos)
No
Esporas
No
Pterofitas (helechos)
Sí
Esporas
No
Gimnospermas (pinos)
Sí
Semillas
No
Angiospermas (rosal)
Sí
Semillas
Sí
La clasificación de las plantas se basa en las características que acabamos de mencionar. Existen muchos grupos de plantas, pero aquí
solo mencionaremos las más conocidas (ver esquema de la izquierda).
Briofitas
Figura 22. Musgos.
Como ya se ha mencionado, las primeras plantas que invadieron el
medio terrestre fueron pequeñas, del tipo de los musgos (figura 22).
Estas plantas carecen de un sistema vascular, por lo que no tienen
raíces verdaderas, sino rizoides, su tallo no pasa de unos cuantos
centímetros, y en vez de hojas poseen unas pequeñas escamas llamadas filidios. Para la reproducción, los musgos requieren del agua
porque sus células sexuales masculinas deben nadar hacia las femeninas. En su fase de reproducción asexual, se forma una cápsula que
libera esporas, las cuales son diseminadas por el viento y se desarrollarán donde encuentren un ambiente propicio.
Los musgos tienen gran importancia porque al retener el agua
evitan la erosión de los suelos. En algunos casos se añaden a un
terreno, o a un jardín para mejorar la absorción de humedad. Los
musgos son llamados plantas pioneras, porque son las primeras que se desarrollan cuando un ecosistema se ha destruido por
derrumbes, inundaciones o fuego; también son formadores de
suelo, porque al crecer sobre rocas crean una zona donde pueden
crecer otras plantas.
Traqueofitas
Figura 23. Helecho.
194
Las únicas plantas terrestres que carecen de sistema vascular son las
briofitas. Todas las demás son plantas vasculares, las cuales han desarrollado un sistema que permite el transporte de agua y materia elaborada
a través de toda la planta. Esto favoreció el crecimiento y el desarrollo
de hojas grandes que pudieran aprovechar mejor la luz solar.
A todas las plantas vasculares se las reúne en el grupo de las
traqueofitas. Dentro de este existen nueve filos, pero solo mencionaremos los más conocidos:
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Helechos o pterofitas. Los helechos (figura 23) se
caracterizan por tener hojas grandes llamadas frondas. Estas crecen a partir de unrizoma, el cual es su
sistema de fijación al suelo y de absorción de nutrientes. La reproducción de los helechos tiene una
fase sexual y una fase asexual. La fase sexual requiere
de agua para que la célula masculina nade hacia las
estructuras femeninas. Esto ha limitado el hábitat
de los helechos a regiones húmedas donde pueda
reproducirse. Cuando crece el embrión de helecho da lugar a la planta que conocemos y, en cierto
momento, las hojas o frondas se llenan de puntos
de color café llamados soros, donde se guardan las
esporas. Estas son liberadas al ambiente para la dispersión y el desarrollo de nuevas plantas.
Existen unas 12 000 especies de helechos y en
las zonas tropicales algunos alcanzan grandes alturas. Se utilizan para ornato y son parte de los
ecosistemas actuales, principalmente de zonas
subtropicales y tropicales. Los helechos, junto
con otras plantas que vivieron hace unos 300 millones de años, llegaron a formar grandes bosques, que con el tiempo quedaron atrapados en
depósitos bajo tierra y por el efecto de la temperatura y la presión llegaron a convertirse en combustibles fósiles, que han sido parte importante
del desarrollo industrial actual.
Gimnospermas. Fueron las primeras plantas con semilla; su nombre significa “semillas desnudas”, es
decir, plantas que producen semillas pero que no
tienen flores o frutos. Muchas de ellas son poco
familiares para nosotros, como las cicadáceas, o el
Ginkgo biloba, que es un árbol de Japón; pero las
más conocidas son las coníferas, que incluyen a los
pinos, los ahuehuetes, el cedro, el ciprés, el oyamel,
el enebro y las sequoias, las cuales pueden llegar a
medir más de 100 metros de altura.
Hasta hace unos 250 millones de años, las plantas
habían logrado invadir con cierto éxito el medio
terrestre, pero aún tenían que estar supeditadas a
regiones donde la humedad permitiera la reproducción sexual. Por ese motivo, el desarrollo del
polen y de las semillas tuvo gran impacto en los
territorios que abarcaron las plantas; este proceso significó un importante avance evolutivo para
ellas. El polen, que contiene al espermatozoide,
puede volar por el aire y encontrarse con la célula
femenina para fecundarla, sin que haga falta un
medio húmedo para que nade hacia ella. En el caso
de las coníferas, existen piñas o conos masculinos
de donde se libera el polen y este puede encontrar al óvulo en las piñas femeninas. La semilla
se desarrolla entonces, y se libera al aire, que es el
medio por el cual se logra su dispersión.
Las coníferas viven generalmente en climas
fríos o templados y resisten este clima gracias
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a sus hojas aciculares, que son delgadas y escamosas. Además, contienen una resina que actúa como anticongelante y le da al pino su olor
característico. Son importantes para el medio
ambiente porque los bosques que constituyen
oxigenan el aire. Su madera es utilizada en la
fabricación de muebles y papel, y sus resinas
tienen uso industrial, por lo que la explotación
de los bosques tiene gran importancia desde el
punto de vista socioeconómico.
Angiospermas. Conforman al grupo más amplio de
plantas, con aproximadamente 230 000 especies.
Prácticamente todas las plantas que conocemos,
excepto las que ya hemos mencionado, son angiospermas. El éxito adaptativo de estas plantas
se debió al desarrollo de tres estructuras: la flor, el
fruto y hojas más anchas.
La flor, formada por hojas modificadas en el
transcurso de la evolución, se encuentra generalmente asociada a insectos, los cuales facilitan la
fecundación al transportar polen en su cuerpo.
Para lograr que el insecto se convirtiera en un
ayudante para transportar el polen, la planta desarrolló una especie de anuncio publicitario que
atrajera la atención. Así, los colores, las formas,
el néctar, los aromas de las flores, se convirtieron en un atractivo irresistible y se produjeron
lazos estrechos entre insecto y planta. Algunas
flores pueden recibir a cualquier insecto como
polinizador, mientras que otras se especializaron
tanto que dependen de una sola especie para su
reproducción. El sistema fue tan eficiente, que
las plantas con flores empezaron a proliferar en
todos los ambientes, desde acuáticos, hasta montañosos, desérticos y llanuras, “vistiendo” a la
Tierra de bellos colores.
El fruto fue otro gran avance evolutivo que favoreció la dispersión de las semillas. Los frutos son pequeños “regalos” que la planta hace a los animales
con el fin de que le ayuden a dispersar sus semillas. En algunos casos, la semilla debe atravesar el
aparato digestivo del animal para poder germinar,
lejos de donde se originó; en otros casos, los frutos
no son comestibles, sino simplemente se pegan al
pelaje de los animales.
Las angiospermas desarrollaron mejor su sistema
vascular, de tal manera que pudieron tener hojas
más anchas y así incrementar la tasa de fotosíntesis. Esto se refleja en un mayor crecimiento, la
posibilidad de producir sustancias de reserva y de
adaptarse a distintos ambientes. Entre las adaptaciones que han desarrollado las angiospermas,
la producción de sustancias protectoras contra
organismos herbívoros ha sido aprovechada por
el ser humano, ya que generalmente ese tipo de
sustancias puede tener usos medicinales.
195
BLOQUE 5
Las angiospermas se dividen en monocotiledóneas y dicotiledóneas. Las primeras incluyen
principalmente a gramíneas o pastos, las palmas
y la caña de azúcar. Desde el punto de vista económico, este grupo es muy importante porque
incluye cereales como trigo, arroz y maíz, base de
la alimentación a nivel mundial. Las dicotiledóneas abarcan 75% de las angiospermas, como los
árboles frutales y las plantas de ornato.
La importancia de las angiospermas es muy
grande desde el punto de vista ecológico, debido a la cantidad de oxígeno que producen y por
constituir el hábitat de la mayoría de especies de
animales del planeta. Desde el punto de vista socioeconómico, son el sustento de todos nosotros
porque nos alimentamos de ellas; la agronomía
Desarrolla competencias
de un país puede ser determinante para los niveles de vida de sus habitantes. De ellas obtenemos fibras para vestirnos, como el algodón
o el lino, madera para usos diversos y 90% de
nuestros medicamentos. Lamentablemente, la
explotación y el uso de los recursos naturales,
dado el enorme crecimiento de la población y
la falta de conciencia para conservar nuestros
recursos, nos ha llevado a destruir entornos naturales, a empobrecer los suelos disminuyendo
las posibles áreas de cultivo y a limitar la biodiversidad al concentrarnos en plantar solo pocas
especies. Es muy importante la planeación y la
concientización para lograr el desarrollo sustentable, es decir, el uso racional de los recursos
para las generaciones futuras.
Valora la importancia social, económica y biológica
de la biodiversidad e identifica acciones que lo lleven a preservar
las especies de su entorno.
actividad individual
1. Investiga cuáles son las plantas más utilizadas para la alimentación y como materia prima en la industria
de la zona donde vives. Anótalas en un cuadro donde señales el nombre de cada planta y su uso.
2. Elabora una lista de diez plantas medicinales y sus usos.
Reino Animalia (animales)
Los animales son organismos pluricelulares y
heterótrofos que se alimentan por ingestión. En
general, son móviles, aunque hay algunos que viven fijos al suelo del océano, como las anémonas.
Si bien se originaron en el mar, se han adaptado a
toda clase de ambientes y a todos los climas.
La clasificación de los animales (figura 24) se
basa principalmente en su desarrollo embrionario,
en su simetría y, más recientemente, en su adn.
Este reino se clasifica en unos 35 filos, pero solo
vamos a mencionar los más importantes.
Poríferos
Este filo abarca las esponjas (figura 25), organismos marinos y sésiles, es decir que viven fijos
al suelo del mar. Las esponjas no tienen tejidos
verdaderos, en realidad están formadas por la
unión de células que trabajan de manera casi
independiente.
Las esponjas tienen muchos poros pequeños por
los que entra el agua, y una o más aberturas grandes
llamadas ósculos, por donde sale el agua. Las células, de manera prácticamente individual, absorben
los nutrientes y el oxígeno del agua y liberan sus
desechos para que así salgan por el ósculo.
196
Artrópodos
(crustáceos, insectos)
Moluscos
(caracoles, almejas)
Anélidos
(gusanos
segmentados)
Cordados
(vertebrados)
Equinodermos
(estrellas de mar)
Nemátodos
(gusanos redondos)
Platelmintos
(gusanos planos)
Cnidarios
(medusas)
Protista
ancestral
Poríferos
(esponjas)
Figura 24. Clasificación de los animales.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Las esponjas se pueden reproducir de manera sexual por la fusión
de células sexuales, o de manera asexual, cuando un pedazo de ellas
se desprende y da lugar a una nueva esponja.
La mayoría de las esponjas viven en aguas marinas y están fijas
al suelo o a rocas subacuáticas. Tienen formas irregulares y algunas
tienen esqueletos calcáreos, mientras que otras están hechas de material suave, como la espongina. Se utilizaban antes como esponjas
de baño, pero ahora han sido sustituidas por materiales sintéticos.
Cnidarios
A este grupo pertenecen las anémonas (figura 26), los corales y las
medusas. Están formadas por tejidos verdaderos y presentan una
simetría radial, es decir, las partes de su cuerpo están dispuestas en
círculo alrededor de la boca. Las anémonas y los corales son sésiles, ya
que viven fijos al suelo, mientras que las medusas e hidras nadan en el
agua en busca de sus presas. Están provistas de estructuras llamadas
nematocistos, las cuales les permiten paralizar a pequeños organismos
para poderlos ingerir, o bien, les ayudan a defenderse. Las famosas
“aguas malas”, de consistencia gelatinosa y transparentes, lanzan su
veneno a los nadadores y pueden provocar intenso dolor y en raras
ocasiones hasta la muerte. Casi todos los cnidarios son marinos. Los
corales forman depósitos calcáreos que permanecen aun después de
su muerte y se convierten en arrecifes que albergan una gran diversidad de formas de vida.
Platelmintos
Los platelmintos son gusanos planos, que tienen simetría bilateral, es
decir, una mitad del cuerpo es similar a la otra. Tienen sistema digestivo, aunque muy sencillo. Poseen cierta sensibilidad a la luz y dos
cordones nerviosos, lo que les ayuda a responder a los estímulos.
A este grupo pertenece la planaria y otros gusanos de vida libre, así
como la Tenia solium, conocida como “solitaria”, un gusano muy largo
–de hasta siete metros– que puede vivir en el intestino humano y causar
problemas muy serios a los sistemas digestivo, muscular y nervioso. Los
huevecillos se adquieren cuando comemos carne de cerdo contaminada
con cisticercos o verduras que han sido regadas con aguas negras.
Existe también otro tipo de platelminto que afecta al ser humano.
Se encuentra en la carne de res y se llama Tenia saginata (figura 27),
la cual también causa severos problemas de salud al ser humano.
De ahí la importancia de establecer una serie de medidas sanitarias,
tanto en la crianza de estos animales, como en el transporte de la
carne y en los propios hábitos de higiene de los consumidores.
Figura 25. Esponja marina.
Figura 26. Anémona con un pez en su interior.
Ganchos
Ventosas
Proglótides
maduros
Tenia que vive
en el intestino
del “hospedero”
(ser humano o
ganado)
Los huevos se pegan
a las hierbas en el terreno
Nemátodos
Los nemátodos son gusanos cilíndricos, que pueden medir desde unos
pocos milímetros hasta cerca de un metro. Son muy simples, solo
tienen sistema digestivo, pero carecen de sistema circulatorio y respiratorio. Los hay de vida libre en aguas dulces y saladas, o viven en
el suelo (pueden encontrarse varios miles de ellos en una sola palada
de tierra). Existen también algunos que son parásitos del ser humano
o de otros animales, como peces, perros, etc. Entre los parásitos más
conocidos está el Ascaris lumbricoides, que llega a infestar el intestino,
sobre todo de niños que no se lavan las manos antes de comer y que
ingieren los huevecillos que pueda haber en la tierra o lodo. También
la ingestión de verduras mal lavadas causa la invasión de estos parásitos. Otros nemátodos parásitos son los oxiuros, las filarias y la triquina.
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Los proglótides
maduros caen al
suelo con las heces
del “hospedero”
Los seres humanos
se comen la carne
infectada y mal
cocida
Cisticercos
en la carne vacuna
El ganado se come los huevos
de la tenia
Nota: la Tenia solium vive en los músculos
del cerdo, y la Tenia saginata en los del ganado bovino.
Figura 27. Ciclo de vida de la Tenia saginata.
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BLOQUE 5
Anélidos
Son gusanos anillados, que tienen un sistema digestivo más desarrollado y un sistema circulatorio con cinco pares de corazones que bombean la sangre. Tienen
también un sistema excretor y nervioso; su cuerpo está formado por segmentos o
metámeros que se repiten en serie. En este filo se incluye la lombriz de tierra, la cual
resulta muy útil para los agricultores, porque ayuda a remover la tierra y a degradar y
reciclar la materia orgánica. También pertenecen a este filo los oligoquetos, gusanos
marinos y las sanguijuelas, algunas de las cuales parasitan al ser humano succionando su sangre. En el pasado, las sanguijuelas se utilizaban para provocar sangrías en
algunos pacientes, porque se pensaba que al eliminar cierto volumen de sangre se
podrían aliviar algunas enfermedades.
Moluscos
Entre los moluscos tenemos caracoles, almejas, ostras, mejillones, ostiones, pulpos, calamares y babosas. Algunos son acuáticos y otros terrestres. Estos organismos se caracterizan por tener concha y un cuerpo blando. Tienen un pie que les permite moverse,
su masa visceral dentro de la concha y una capa o manto que puede dar lugar a la
concha, o funcionar como pulmón. En algunos moluscos, la concha es muy reducida
o no se forma, como es el caso de los pulpos. Una característica de todos los moluscos
es que tienen un órgano rasposo con dos pequeñas hileras de dientes llamada rádula.
En algunos, el sistema circulatorio no es muy eficiente y la sangre tarda en viajar por
el cuerpo, lo cual se refleja en los movimientos lentos que suele tener el caracol. Los
pulpos, en cambio, tienen movimientos rápidos por su sistema circulatorio más eficiente y un cerebro bien desarrollado, lo cual les da cierta capacidad de aprendizaje.
Los moluscos son fuente importante de la alimentación humana y algunas de sus
conchas son muy apreciadas.
Artrópodos
Los artrópodos son el grupo más abundante de todos los animales, abarcan cerca de
un millón de especies, lo que corresponde a 75% de todas las especies de animales que
se conocen. Se caracterizan por tener un exoesqueleto duro, formado por quitina, y
por tener patas articuladas. Su cuerpo está dividido en segmentos y tienen partes bucales especializadas, de acuerdo con sus hábitos alimentarios; algunos también tienen
alas y antenas. Los hay en todos los ambientes: acuáticos, terrestres, aéreos. Poseen
una enorme capacidad reproductiva y han sido el grupo con mayor éxito adaptativo,
ya que pueden vivir en todos los climas y latitudes, y son capaces de resistir aun las
condiciones más adversas.
Sus sistemas digestivo, respiratorio, excretor y circulatorio están bien desarrollados.
Poseen un ganglio cerebroide y un sistema sensorial más avanzado: algunos tienen
ojos compuestos, como las moscas y las abejas. Su sistema de crecimiento se basa en
la muda o cambio de cubierta externa; algunos presentan el proceso de metamorfosis,
como las orugas, que se convierten en mariposas.
Los artrópodos se dividen en varias clases. Dada la magnitud de este grupo mencionamos solo las más importantes:
• Insectos (moscas, mariposas, libélulas, escarabajos, cucarachas, hormigas, abejas,
grillos, pulgas).
• Arácnidos (arañas, alacranes).
• Crustáceos (cangrejos, camarones, langostinos).
• Chilópodos (ciempiés).
• Diplópodos (milpiés).
Glosario
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Metamorfosis. Proceso de cambio en la vida de un organismo, en el que puede sufrir modificaciones radicales, como
el paso de larva a adulto.
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ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Los artrópodos forman parte de nuestra vida cotidiana, algunos
nos causan problemas, por ejemplo: moscas, mosquitos, arañas o alacranes, así como los ectoparásitos que viven en el pelo o piel de los
animales, es decir, el piojo, la pulga y la chinche. Hay otros, como
las mariposas, que son apreciadas por la belleza de sus colores y formas; mientras que otros son fuente de alimento, como los camarones,
cangrejos (figura 28) y langostinos. Recientemente se ha propuesto el
uso de chapulines como fuente alternativa de proteínas y se ha intentado preparar alimentos a base de harina de estos insectos.
Equinodermos
Todos son animales marinos. Este grupo abarca las estrellas (figura 29), erizos, galletas y pepinos de mar. Su nombre se debe a
ciertas placas o pequeñas espinas que presentan en la piel.
Los equinodermos son el filo de animales más parecidos a los
cordados, por su desarrollo embrionario, por lo que se piensa que
ambos grupos tuvieron un ancestro común. Estos animales tienen
simetría bilateral en estado larvario, y radial en estado adulto. Carecen de sistema circulatorio o excretor. Se mueven por medio de
un sistema de patas ambulacrales –también les permite atacar a sus
presas– aunque la mayoría lo hace con asombrosa lentitud.
Forman parte de los ecosistemas del mar, donde se alimentan de
almejas o de pequeños organismos.
Figura 28. Los cangrejos hembra llevan a menudo masas de
huevos en la superficie inferior de su cuerpo.
Cordados
El filo de los cordados abarca organismos que tienen tres características:
• Un cordón nervioso en la zona dorsal del cuerpo.
• Un notocordio, que es la base del esqueleto interno y que se puede convertir en columna vertebral.
• Hendiduras branquiales en alguna etapa de la vida.
Este grupo se divide en varios subgrupos, uno de los cuales corresponde a los vertebrados. Los vertebrados son los animales más
familiares para nosotros, y dentro de esta clasificación encontramos
varias clases:
• Peces (peces óseos, cartilaginosos, sin mandíbula).
• Anfibios (ranas, sapos, salamandras).
• Reptiles (serpientes, cocodrilos, lagartijas, tortugas).
• Aves (palomas, gallinas, avestruces, pingüinos, golondrinas).
• Mamíferos (focas, delfines, osos, perros, humanos).
Figura 29. Si una estrella de mar pierde uno de sus brazos
o parte de su cuerpo, puede volver a crecer o regenerarse,
siempre que no pierda el disco central.
Veamos la importancia de cada uno de estos grupos.
Peces
Existen varios tipos de peces, los más primitivos son los que no tienen
mandíbula (agnatos), después están los peces cartilaginosos (condrictios) y los peces óseos (osteictios). Los peces cartilaginosos tienen
columna vertebral, pero su esqueleto es de cartílago. Su piel tiene pequeñas escamas en forma de dientes, llamadas espinas dérmicas, que
hacen que al tocarla se sienta como lija. Los tiburones, las rayas y las
mantarrayas son ejemplos de este tipo de organismos.
Los peces óseos tienen su esqueleto completamente osificado, más
firme, y constituyen el mayor número de especies. Tienen escamas
dérmicas, aletas y respiran por medio de branquias.
Los peces son una fuente de alimentación muy importante en
todo el mundo. Su alto contenido en proteínas y los bajos niveles
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199
BLOQUE 5
de grasa los hacen un alimento muy nutritivo y saludable. México
cuenta con una enorme zona costera, la cual es un recurso natural
importante que hay que conservar. Algunos peces se pueden criar
en granjas piscícolas, donde se obtienen buenos rendimientos de
producción; ejemplo de ello es la mojarra o la tilapia.
Figura 30. Las ranas y los sapos tienen una lengua larga y
muy pegajosa que sacan rápidamente para atrapar insectos.
Figura 31. El medio ambiente originario de las iguanas
es la selva tropical que se extiende desde el sur de México
hasta Brasil.
Figura 32. Las aves poseen plumas livianas y sus huesos
son huecos para facilitar el desplazamiento por el aire.
200
Anfibios
Los anfibios fueron los primeros vertebrados que invadieron la tierra. Su piel está cubierta por glándulas mucosas que la mantienen
húmeda. Su respiración es branquial en estado juvenil y pulmonar
en estado adulto.
Las ranas (figura 30) y los sapos pasan por un proceso de metamorfosis. Esto pareciera relatarnos la historia del proceso de transformación
de animales acuáticos en terrestres. Los anfibios dependen del agua para
su reproducción porque sus huevos se depositan en el agua; es por ello
que solo los encontramos cerca de charcas o lugares muy húmedos. La
temperatura de su cuerpo es la del medio ambiente, por eso se dice que
son ectotérmicos (o poiquilotermos).
Las ranas y los sapos cumplen con una importante función ecológica al comer grandes cantidades de insectos, los cuales de otra
forma destruirían campos enteros de plantas naturales o cultivadas.
Reptiles
Los reptiles tienen el cuerpo cubierto de escamas que los protegen
de la desecación. Esta característica, junto con la de poner huevos
envueltos en un cascarón, les permitió alejarse del agua y vivir en
otro tipo de ambientes. El desierto, las lagunas y algunos bosques
son sus escenarios favoritos.
Entre los reptiles encontramos lagartijas, iguanas (figura 31),
tortugas, cocodrilos y serpientes. Los dinosaurios, ya extintos, formaron parte de este grupo. Los reptiles, al igual que los peces y anfibios, son ectotermos, o de sangre fría, y es por ello que difícilmente
pueden incursionar en climas fríos.
Los reptiles se alimentan de insectos, plantas o de pequeños ratones, como es el caso de las serpientes. Si bien estos animales son
temidos por su veneno, su función ecológica al mantener en equilibrio la población de pequeños roedores es muy importante. Cada
organismo tiene su lugar en las cadenas alimentarias, y los reptiles,
aun los que parecieran ser feroces y peligrosos, cumplen un papel
significativo en los ecosistemas.
Lamentablemente, hay personas que se ufanan de traer puestos
cinturones, zapatos o bolsas hechas con pieles de cocodrilos o serpientes. Habría que tener cuidado de no utilizar productos que tal
vez provengan de la caza ilegal y desmedida de estos animales.
Aves
Las aves son los posibles herederos de los dinosaurios. Su cuerpo está cubierto de plumas, tienen alas y huesos huecos, por lo
que pueden volar (figura 32). Son endotérmicas, es decir que se
mantienen calientes a pesar de la temperatura del medio. Estas
características les permitieron incursionar en muchos más ambientes que sus predecesores, los reptiles. Las aves pueden vivir en
zonas templadas y tropicales, o bien sobrevolar en el mar. Gracias a
sus alas pueden emigrar en épocas de frío hacia zonas más cálidas.
Sus crías se desarrollan a partir de huevos que los progenitores
cuidan y protegen.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Las aves son muy apreciadas como alimento para el ser humano: la gallina, la codorniz, el pavo y más recientemente el avestruz, que se cría en algunas zonas de México
para obtener de ella huevo y carne. También son polinizadoras, como el colibrí, y en
general son muy apreciadas por su belleza y sus cantos.
Mamíferos
Los mamíferos se caracterizan por tener la piel cubierta de pelo, por ser vivíparos
y porque las hembras amamantan a las crías. Son endotérmicos, por lo que pueden
vivir en ambientes fríos o cálidos, sin que se altere su temperatura. Los organismos
de este grupo se han diversificado y adaptado a muchos ambientes: los hay con pelo
muy grueso –como los osos– o de pelo delgado y piel gruesa para resistir el calor
–como los elefantes–. A este grupo pertenecen organismos que son muy familiares
para nosotros, como leones, osos, lobos, murciélagos, ardillas, conejos, jirafas, toros,
caballos y monos. Cabe mencionar el interesante ejemplo de los mamíferos acuáticos
–las ballenas y los delfines– que procrean crías vivas a las que amamantan en el agua.
En muchos ambientes, los mamíferos son las especies dominantes, por ser los
más grandes y activos. Causan impacto en su hábitat, debido a la cantidad de alimento que consumen.
Nuestra alimentación se basa en buena medida en el consumo de animales mamíferos, como la vaca, el cerdo, el borrego o el conejo. Hemos obtenido variedades
genéticamente mejoradas para mejorar la calidad de la carne o de la leche que producen. También nos vestimos con sus pieles y hemos aprovechado su grasa para diversos
usos. Los hemos utilizado como medio de transporte –el caballo y el burro– y hasta
como compañía, como a los gatos y perros.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Valora la importancia social, económica
y biológica de la biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a preservar las especies
de su entorno.
1. Organizados en equipos, elaboren un álbum ilustrado con ejemplos de organismos
de los distintos reinos del dominio Eukaria y las principales características de cada
uno de sus subgrupos.
2. E
n el álbum deben incorporar información acerca de la función que realizan los organismos de los distintos reinos en la vida cotidiana del ser humano: en aspectos
sociales, económicos y ecológicos, es decir, relacionados con el entorno.
3. El álbum puede ser elaborado en forma de presentación en computadora.
Práctica de laboratorio
Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio
“Reinos Plantae y Animalia”, que se encuentra en la Sección final (p. 219). Elabora un
reporte de tu actividad experimental.
Crías vivas. Aquellas que han sido embriones desarrollados en el vientre de la hembra (vivíparos).
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Glosario
201
BLOQUE 5
Importancia del cuidado
de la biodiversidad
Figura 33. En el mundo existen alrededor de 200 países y en solo 12, entre ellos
México, se encuentra el 70% de la biodiversidad del planeta.
Infográfico 2
Biodiversidad
Plantas
Colombia
Brasil
China
México
Australia
45 000 especies
35 000 especies
30 000 especies
26 000 especies
25 000 especies
0
25 000 30 000 35 000 40 000 45 000 50 000
Anfibios
Brasil
Colombia
Ecuador
México
Indonesia
516 especies
407 especies
358 especies
282 especies
270 especies
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
300
400
500
600
700
800
900
1 000
300
400
500
600
700
800
900
1 000
Reptiles
México
707 especies
Australia
597 especies
Indonesia
529 especies
Brasil
India
462 especies
433 especies
0
100
200
Mamíferos
Indonesia
519 especies
México
439 especies
Brasil
421 especies
China
410 especies
Zaire
409 especies
0
100
200
Fuente: Mittermeir y Goettsch, 1992, citado
en “Extracto del documento Biodiversidad”. Biodiversidad.
Glosario
202
La biodiversidad es considerada como la riqueza
total de especies que existen en los diversos ecosistemas de un lugar determinado.
Somos un país afortunado por la gran diversidad
de climas que tenemos, lo cual favorece la diversidad de especies. Estamos colocados junto con Brasil,
Colombia e Indonesia en los primeros lugares en las
listas de riqueza de especies. El número total conocidas en México es de aproximadamente 64�878; se
han descrito 26 000 especies de plantas, 282 de anfibios, 707 de reptiles y 439 de mamíferos. Debido a
estas cifras, se considera nuestro país como megadiverso, por tener por lo menos 10% de la diversidad
del planeta (figura 33).
En el infográfico 2 se muestra el lugar que ocupa
nuestro país con respecto a la diversidad de algunos vertebrados y plantas.
Además, existen muchas especies endémicas en
México, como el lobo mexicano, el conejo de los
volcanes, algunos tipos de tortugas y otros organismos. Se han encontrado más de 900 especies
de vertebrados, exclusivas de nuestro país. Estas
especies son responsabilidad nuestra porque si se
pierden desaparecerán para siempre del planeta.
La alta diversidad biológica que existe en México es producto de las variaciones en topografía
y clima que se presentan en su superficie. Estas
se mezclan unas con otras, creando un mosaico
de condiciones ambientales y microambientales
que han favorecido el desarrollo de múltiples
formas de vida.
En el sur y el sureste del territorio nacional
se encuentra 70% de la biodiversidad del país:
Oaxaca, Chiapas, Veracruz y Guerrero son los
estados con mayor biodiversidad y riqueza de especies, tanto animales como vegetales. En esta
región también está casi la mitad de la fauna
protegida por la legislación mexicana y los tratados internacionales, así como 60% de la flora endémica resguardada por dichas instancias. Más
de 50% de la superficie de la región está cubierto
por selvas medianas y altas.
Oaxaca es el estado que presenta el primer lugar en especies de vertebrados; en segundo lugar
se encuentra Chiapas. Se calcula que en Oaxaca se
encuentran 9 000 especies de plantas, más del 50%
del total nacional, mientras que el estado de Chiapas incluye cerca de la tercera parte de la flora
mexicana y 80% de las especies de árboles tropicales del país.
Endémica. Especie que solo se localiza en determinada región o bioma.
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VALORAS LA BIODIVERSIDAD E IDENTIFICAS
ESTRATEGIAS PARA PRESERVARLA
Es preciso que en las zonas de mayor diversidad biológica se redoblen esfuerzos
para la conservación; la gran biodiversidad de nuestro país es un privilegio que nos
permite disfrutar de diversos ambientes y recursos naturales enormes, pero lamentablemente hemos permitido que muchos de los ecosistemas se destruyan, o bien,
favorecemos la caza desmedida y el tráfico de especies, con lo que estamos acabando
con nuestras propias riquezas.
Reflexión final
Todo lo que hemos visto en este bloque y en este curso cobra sentido muy especial
aquí y ahora, que nos acercamos al final de este libro.
Es importante que tomes conciencia de que formas parte del mundo vivo que te
rodea, de que estás formado por los mismos elementos químicos y moléculas biológicas que los demás seres que observas. Un pequeño insecto, al igual que tú, está
formado por células, respira, transforma energía, al igual que todos los demás seres
vivos del planeta.
Formamos entonces una gran comunidad de organismos, que nacemos, crecemos,
nos reproducimos y así nos preservamos para el futuro.
Los seres humanos aislados no podríamos sobrevivir en este planeta. Dependemos
de las plantas para respirar y alimentarnos; de los animales para alimentación, compañía e inclusive de los microorganismos para tener un funcionamiento adecuado de
nuestro organismo.
Somos parte integrante de un mundo dinámico, que cambia a cada momento,
que está lleno de vida multicolor, de una explosión de energía que se manifiesta minuto a minuto en la respiración de millones de seres que nos acompañan en nuestro
diario andar.
Y sin embargo, hemos sido inconscientes e imprudentes. Hemos tomado el mundo
como si nos perteneciera, como si tuviéramos el derecho de destruirlo, y al hacerlo
estamos acabando con nosotros mismos.
Cada día los problemas del calentamiento global, la contaminación, la destrucción
de la capa de ozono, se vuelven más graves, tal vez más irreversibles…
¿Qué estamos haciendo al respecto? ¿Escuchar las noticias acerca del deshielo de
los polos sin inmutarnos? ¿Saber de las especies que se extinguen día a día y considerarlo como noticias intrascendentes? Es el momento de actuar, de asumir nuestro
papel de acuerdo al tiempo que nos ha tocado vivir.
Ya no es válido seguir cerrando los ojos ante la venta de especies exóticas en cualquier carretera, ante el gasto desmesurado de agua por parte de algunos que disminuye nuestros mantos acuíferos, ante la quema de basura que genera CO2 y aumenta el
calentamiento global.
Te invitamos a reflexionar, a descubrir que tú eres la persona más valiosa para
mejorar tu mundo, es el mundo en que vives y en el que han de vivir las generaciones venideras.
Vivimos en tiempos apremiantes, en los que se está escribiendo el futuro de la humanidad. Así que, o tomamos acciones reales, concretas para salvar a la biodiversidad
que nos rodea, o nos arriesgaremos a desaparecer como especie de la faz de la Tierra.
Desarrolla competencias
actividad grupal
Valora la importancia social, económica
y biológica de la biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a preservar las especies
de su entorno.
Reunidos en grupos, realicen las siguientes actividades.
1. Anoten una reflexión personal acerca de las razones por las que es importante preservar la biodiversidad.
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203
BLOQUE 5
2. Organicen un debate para proponer alternativas y acciones que conduzcan a la preservación de la biodiversidad a nivel local y global.
3. Al final compartan los resultados y las conclusiones con el resto de los equipos.
Desarrolla competencias
actividad individual
Valora la importancia social, económica y biológica
de la biodiversidad e identifica acciones que lo lleven a preservar
las especies de su entorno.
Elabora un ensayo o trabajo final, que entregarás a tu profesor, donde incluyas los siguientes elementos:
1. Importancia de la biodiversidad para el ser humano y todas las especies.
2. Datos acerca de la destrucción de la biodiversidad en el momento actual.
3. Acciones que realizan algunas agrupaciones para preservar la biodiversidad.
4. C
ompromisos personales que puedes llevar a cabo para la preservación de la biodiversidad.
5. Conclusión personal.
6. Bibliografía (citada correctamente).
204
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Evaluación sumativa
Heteroevaluación
I. Realiza los siguientes ejercicios en tu cuaderno y muestra tus respuestas al profesor.
1. Menciona tres ejemplos de virus que causen enfermedades al ser humano y las medidas que deberías tomar para prevenirlas.
Enfermedad
Medidas preventivas
2. Describe tres beneficios que nos aportan las bacterias.
3. Explica la diferencia entre dominio y reino.
4. Explica por qué se clasifica en reinos distintos a los hongos y a las plantas.
5. Menciona los diferentes ambientes en que pueden vivir las arqueobacterias.
6. Explica por qué son importantes los hongos.
II. Correlaciona las columnas.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Algas rojas
Algas pardas
Protozoarios
Mixomicetos
Algas verdes
Crisofitas
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a. Se conocen también como algas doradas.
b. Son hongos unicelulares, del reino Protista.
c. Forman grandes bosques submarinos; tienen color café.
d. Son los posibles ancestros de las plantas terrestres.
e. Viven en el fondo del mar; producen el agar.
f. Son organismos heterótrofos, la mayoría móviles, se les llama también
animales unicelulares.
205
Autoevaluación
I. C
lasifica los siguientes organismos, anotando para cada uno el dominio, reino, grupo (filo) y de ser
posible la clase, a los que pertenece.
206
Pino
Rana
Hongo
Alga de mar
Insecto
Estrella de mar
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II. Escribe en tu cuaderno por qué es importante conservar la biodiversidad.
III. Reflexiona y responde en tu cuaderno las siguientes preguntas acerca de tu desempeño durante el
estudio de este bloque.
1. ¿Cómo pueden servirte estos aprendizajes en tu vida y en tu entorno? Menciona un ejemplo.
2. ¿Qué aspectos de tu desempeño debes mantener y enriquecer?
3. ¿Qué aspectos debes superar en lo consecutivo?
Instrumentos de evaluación
I. Realiza las siguientes actividades.
1. A
hora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se
te planteó al inicio (p.167).
2. Trata de resolver el problema.
3. Fíjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad
de que fortalezcas las competencias adquiridas.
II. U
tiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que
alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego,
consulta la siguiente escala.
Aspectos a evaluar
3
2
1
Reconoce la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Reconoces correctamente
la biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Identificas, con
algunas dificultades la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
No identificas la
biodiversidad a partir
de su clasificación y las
características distintivas
de los organismos.
Valora la importancia
social, económica
y biológica de la
biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a
preservar las especies de
su entorno.
Valoras claramente
la importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad e
identificas tres o más
acciones que te llevan a
preservar las especies de
tu entorno.
Reconoces, con
algunas dificultades
la importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad e
identificas dos acciones
que te llevan a preservar
las especies de tu
entorno.
No reconoces la
importancia social,
económica y biológica
de la biodiversidad ni
identificas acciones que
te lleven a preservar las
especies de tu entorno.
Valor
6
4
2
Total:
Escala
Excelente:
5-6
Regular:
3-4
Insuficiente: 1-2
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207
Sección
final
208
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PRÁCTICAS DE LABORATORIO
210
EVALUACIÓN FINAL
221
PARA TERMINAR.
AUTOEVALÚA TUS COMPETENCIAS
223
FUENTES CONSULTADAS
224
209
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Práctica de laboratorio 1
Manejo del microscopio
El microscopio es una herramienta de uso indispensable en
el laboratorio de biología, y es preciso que te familiarices
con su manejo y aprendas a tomar medidas de seguridad al
utilizarlo. En esta práctica, podrás descubrir los usos que le
podemos dar al microscopio para identificar células, tejidos
y órganos de plantas o pequeños insectos.
Objetivo
Identificar algunas estructuras biológicas y aprender a utilizar adecuadamente el microscopio.
Problema
• ¿De qué están hechos los seres vivos?
• ¿Cómo puede ayudarnos el microscopio a conocer más
detalladamente la estructura de los seres vivos?
Información previa
• Realiza una investigación escrita acerca de las partes del
microscopio y su uso.
• Elabora un esquema de un microscopio compuesto señalando sus componentes.
• Averigua cuál es la diferencia entre el microscopio estereoscópico y el compuesto.
Materiales
Equipo:
• 1 microscopio compuesto
• 1 microscopio estereoscópico o lupa
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Gotero
• Bisturí
• Caja de Petri
Reactivos y material biológico:
• Flor pequeña
• Cebolla
• Insecto
• Colorante azul de metileno
Procedimiento
1. Preparación del microscopio antes de la observación.
a. Coloca con cuidado el microscopio en la mesa de trabajo e identifica sus partes.
b. Asegúrate de que esté colocado en un lugar seguro,
bien apoyado antes de encenderlo.
2. Preparación del material a observar.
a. Coloca un corte delgado de la epidermis de la cebolla
en el portaobjetos.
b. Agrega una gota de agua.
c. Coloca el cubreobjetos encima.
3. Observación de una muestra.
a. Conecta el microscopio y enciende la lámpara.
210
b. Coloca el portaobjetos con tu muestra sobre la platina, procura que quede centrado.
c. Gira el revólver para colocar el objetivo de menor
aumento.
d. Gira con cuidado el tornillo macrométrico, observando que la platina llegue hasta quedar cerca del objetivo. Es importante verificar que no se lleguen a pegar
el objetivo y la platina.
e. Comprueba que el diafragma se encuentre abierto. Esto
se logra observando por el ocular hasta que se vea un
círculo completo en el campo de observación. Abre y
cierra el diafragma hasta que el campo esté iluminado
de manera uniforme. Ajusta la cantidad de luz que ilumina tu campo, ya sea moviendo el espejo del microscopio
o regulando la luz de la lámpara integrada a este.
f. Enfoca la imagen con la ayuda del tornillo macrométrico y después afínala con el tornillo micrométrico.
g. Maneja la luz con el diafragma hasta que logres la iluminación más adecuada.
h. Observa con cuidado y haz un esquema del tejido.
i. Cambia al siguiente aumento sin mover el tornillo macrométrico, solo ajusta la imagen con el micrométrico.
j. Observa de nuevo y haz otro esquema.
k. Realiza el mismo procedimiento, ahora agregando colorante azul de metileno a tu corte de cebolla.
l. Para utilizar el objetivo de 100x, es necesario colocar una
pequeña gota de aceite de inmersión en tu muestra, esto
ayuda a eliminar algunas distorsiones en la imagen. Se
enfoca únicamente con el tornillo micrométrico.
m. Cuando termines de observar con el objetivo de inmersión, es decir el de 100x, es necesario limpiar el
aceite que queda en la lente con un pañuelo especial
que puede ser de papel seda.
4. Uso del microscopio estereoscópico.
a. El microscopio estereoscópico sirve para observar objetos más grandes y en tercera dimensión. Por ejemplo, puedes colocar un insecto pequeño, una araña o
una pequeña flor, y observarla.
b. Observa en el microscopio estereoscópico, o con la
lupa, el insecto y la pequeña flor; elabora los esquemas correspondientes.
5. Precauciones finales y medidas de seguridad.
a. En caso de necesitar limpiar las lentes de microscopio,
debe usarse papel seda que es especial para este fin.
b. Debes evitar tocar las lentes con las manos para no
ensuciarlas.
c. No forzar nunca los tornillos giratorios del microscopio: macrométrico, micrométrico, platina, revólver,
condensador.
d. Cuando se cambia de objetivo hay que estar mirando
la preparación para evitar el roce de la lente con la
muestra.
e. Hay que mantener seca y limpia la platina del microscopio. Si se derrama en ella algún líquido, se debe
secar con un paño.
f. Al terminar, retira la preparación y lava los objetos
utilizados.
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g. C
oloca el objetivo de menor aumento.
h. A
paga la lámpara.
i. G
uarda el microscopio tomándolo siempre del brazo
y de la base con las dos manos para evitar accidentes.
Registro de observaciones
Es importante que al elaborar tus esquemas señales los aumentos con los que has realizado tu observación.
Para ello es necesario que multipliques los aumentos
que se obtienen en el lente objetivo, por los que se obtienen en el lente ocular. Considerando que generalmente los lentes oculares tienen 10 aumentos, es decir 10x,
tenemos que:
• Para el objetivo de 10x, el aumento total es 10x × 10x = 100x
• Para
el objetivo de 40x, el aumento total es 40x × 10x = 400x
• Para el objetivo de 100x, el aumento total es 100x ×10x = 1000x
Elabora esquemas de cada una de tus observaciones y anota los aumentos en cada una, de acuerdo al objetivo que
hayas utilizado.
Cuestionario
1. ¿Qué diferencias observas al cambiar de lente objetivo?
2. ¿Cuál preparación de la cebolla pudiste observar mejor, con o sin colorante azul de metileno? Explica tu
respuesta.
3. ¿Por qué es importante que los cortes de tejido que realizas al elaborar una preparación microscópica sean lo
más delgado posible?
4. Nombra tres ramas de la biología en las que se utiliza el
microscopio con mucha frecuencia.
5. Nombra tres precauciones que debes tener al manejar un
microscopio.
Conclusiones
Explica qué importancia tiene el uso del microscopio en el
laboratorio de biología.
Vayamos más lejos…
Busca información acerca de los nuevos tipos de microscopio que se utilizan en los laboratorios de investigación,
por ejemplo: el electrónico de transmisión y el electrónico
de barrido. Entrega un informe escrito en el que incluyas una imagen de una célula vista por un microscopio
electrónico.
Práctica de laboratorio 2
Identificación de
azúcares en los alimentos
Cuando comemos, podemos consumir una gran variedad de
azúcares: glucosa, fructosa, sacarosa… todos ellos nos proporcionan la energía necesaria para realizar nuestras diarias
actividades. Sin embargo, los productos light, al no tener
azúcares no nos sirven para obtener energía. Descubre en
esta práctica qué alimentos te proporcionan más energía y
cuáles no te aportan prácticamente nada.
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Objetivo
Identificar la presencia de azúcares simples en distintas bebidas, comparando productos naturales con industrializados, así como con productos light. Observar la presencia de
polisacáridos en alimentos diversos.
Problema
¿Qué alimentos me proporcionan más energía, por tener
alto contenido en carbohidratos?
Información previa
• Presenta
una investigación escrita acerca de los tipos de carbohidratos: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.
• Describe
las funciones de los diferentes tipos de carbohidratos.
Materiales
Equipo:
•G
radilla
•T
ubos de ensayo
•G
oteros
•P
ipetas graduadas
•C
ajas de Petri
•B
isturí
•P
arrilla
•V
aso de precipitados de 500 ml
Reactivos y material biológico:
•L
ugol
•R
eactivo de Fehling A y Fehling B
•S
olución de glucosa a 1%
•S
olución de almidón a 1%
•J
ugos de frutas: naranja, limón, piña
•R
efresco de cola
•R
efresco o bebida light
• Alimentos
sólidos: galleta, papa, tortilla, manzana, naranja, zanahoria, plátano y los que tú desees investigar.
Procedimiento
Experimento 1
Detección de azúcares simples:
1. Coloca 3 ml de solución de glucosa a 1% en un tubo de
ensayo. Este será el tubo 1.
2. Prepara las muestras líquidas: jugos y refrescos en tubos
de ensayo, colocando 3 ml de cada una. Numera cuidadosamente los tubos.
3. Prepara una muestra en la que se coloquen solamente
3 ml de agua.
4. Agrega 4 gotas de reactivo de Fehling A y 4 gotas de reactivo de Fehling B a cada tubo.
5. Coloca en baño María por unos minutos y observa un
cambio de color. El color naranja ladrillo indica la presencia de azúcares simples.
6. Anota en qué muestras hubo cambio de color y la intensidad de este, comparando con el primer tubo, que es la
muestra patrón.
211
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Experimento 2
Detección de azúcares complejos:
1. Prepara un tubo con 3 ml de solución de almidón a 1% y
agrégale dos gotas de lugol. Observa el color obtenido
como muestra patrón.
2. Prepara pequeñas rebanadas de diversos productos:
manzana, zanahoria, naranja, papa, plátano, galleta, tortilla y los que tú hayas traído para investigarlos.
3. Agrega a cada muestra dos gotas de lugol.
4. Observa los cambios de color. Los similares a la muestra
patrón, que toman un color morado oscuro, contienen
almidón.
Registro de observaciones
Completa el cuadro con los datos que hayas obtenido de
acuerdo con el ejemplo marcado.
Muestra
Glucosa a 1%
Color observado
Naranja
Presencia de azúcares
Sí
Agua
Refresco de cola
Jugo de naranja
Vayamos más lejos…
Investiga la estructura química de los sustitutos del azúcar,
por ejemplo el que se adiciona a los refrescos dietéticos, y
los riesgos de consumir este tipo de productos.
Práctica de laboratorio 3
Identificación
de proteínas y lípidos
Todos los días consumimos alimentos para nutrirnos. Las
proteínas contienen los aminoácidos que necesitamos para
construir nuestros tejidos, para crecer y reparar nuestros
músculos, piel, huesos. Los lípidos nos proporcionan energía para realizar nuestras actividades. Veamos qué alimentos son ricos en lípidos y proteínas.
Objetivo
Identificar la presencia de proteínas en alimentos diversos
por medio de la reacción de Biuret y la presencia de lípidos por
medio del reactivo de Sudán III.
Problema
Jugo de piña
¿Qué alimentos contienen grasas? ¿Cuáles tienen proteínas?
Bebida light
Información previa
• Realiza una investigación escrita acerca de la estructura de
Anota en el siguiente cuadro los alimentos sólidos en los
que detectaste almidón, anotando:
( + ), en los que sí hay cambio de color.
(++), donde consideres que hay un color muy intenso.
( – ), en los que no hay cambio de color.
Muestra
Presencia de almidón
Cuestionario
1. ¿Qué función tienen los carbohidratos simples en los seres vivos?
2. ¿Qué beneficios obtenemos al consumir alimentos que
contienen almidón?
3. ¿Qué diferencia observaste entre los productos light y las
bebidas azucaradas?
4. ¿Por qué se ha generalizado el consumo de las bebidas light?
5. Un atleta que hace ejercicio extenuante, ¿debiera tomar una
bebida light al concluir su ejercicio? Explica tu respuesta.
Conclusiones
Explica la importancia de los carbohidratos en la alimentación.
212
las proteínas.
• Estudia las funciones más importantes de las proteínas.
• Describe los tipos de lípidos y su estructura química.
Materiales
Equipo:
• Gradilla
• Tubos de ensayo
• Goteros
• Pipetas graduadas
• Cajas de Petri
• Parrilla
• Vaso de precipitados de 50 ml
Reactivos y material biológico:
• Reactivo de Biuret
• Solución alcohólica de Sudán III
• Solución de grenetina a 1%
• Aceite de cocina
• Huevo crudo
• Jamón
• Caldo natural de pollo o res
• Caldo industrializado de pollo o res
• Salchicha
Procedimiento
Experimento 1
Detección de proteínas en los alimentos:
1. Coloca en un tubo de ensayo 3 ml de solución de grenetina a 1%.
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2. Agrega 12 gotas del reactivo de Biuret.
3. Observa el cambio de color, que indica la presencia de
proteínas.
4. Ahora coloca 3 ml de cada muestra de las sustancias en
las que vas a determinar la presencia de proteínas: clara
de huevo, caldo de pollo, jugo de limón, papilla de jamón
diluida, aceite, agua.
5. Puedes incluir en el tubo de ensayo otros alimentos diluidos en forma líquida.
Experimento 2
Detección de lípidos en los alimentos:
1. Coloca en un tubo de ensayo 3 ml de aceite comestible.
2. Agrega 5 gotas de solución alcohólica de Sudán III.
3. Observa el cambio a un color rojo-anaranjado, que indica
la presencia de lípidos.
4. Ahora coloca 3 ml de cada muestra de las sustancias en
las que vas a determinar la presencia de lípidos: clara de
huevo, caldo de pollo, jugo de limón, papilla de salchicha
diluida, agua.
5. Puedes incluir en el tubo de ensayo otros alimentos diluidos en forma líquida.
Registro de observaciones
1. Anota en el siguiente cuadro tus resultados: marca un signo (+) si se detectó la presencia de proteína y (–) si no la
hay, y señala si hubo presencia de lípidos o no.
Alimento
Proteína
Lípidos
Grenetina
Clara de huevo
Caldo natural de pollo y res
Caldo industrial de pollo y res
Jamón
Jugo
Agua
Salchicha
Aceite
Vayamos más lejos…
Diseña un experimento para determinar las diferencias en
contenido de lípidos y proteínas de los diferentes tipos de
leche: entera, descremada, deslactosada, así como la leche
fresca directamente de la vaca. Elabora tus conclusiones.
Práctica de laboratorio 4
Obtención del adn
Todos los seres vivos, sean plantas, animales o microbios,
contienen adn. Es una molécula enorme, que se encuentra
guardada dentro de las células y protegida por proteínas
muy específicas. En esta práctica podrás obtener y observar
a la molécula más famosa del ambiente científico.
Objetivo
Extraer el adn a partir de una fuente de origen orgánico, separándolo de las estructuras que lo envuelven.
Problema
¿Se podrá obtener el adn a partir de chícharos secos?
Información previa
• Elabora
un resumen de la descripción de la estructura del adn.
• Investiga
cuáles son las proteínas que se encuentran generalmente asociadas al adn.
•E
xplica la función del adn.
Materiales
Equipo:
•L
icuadora
•C
olador
•V
aso de precipitados de 250 ml
•P
robeta
•P
ipeta de 10 ml
•V
arilla de vidrio
•T
ubo de ensayo
•P
ortaobjetos
•C
ubreobjetos
•M
icroscopio
en la dieta?
Reactivos y material biológico:
•M
edia taza de chícharos verdes secos
•D
etergente líquido para trastes
•A
blandador de carne
•A
lcohol etílico o isopropílico a 70-95%
•A
zul de metileno
•C
loruro de sodio
compuesto. ¿Qué es un enlace peptídico?
Procedimiento
Cuestionario
1. ¿Qué alimento tiene el mayor contenido en proteínas, según lo que observaste?
2. ¿Cuáles son los aminoácidos esenciales que se absorben
3. El reactivo de Biuret detecta los enlaces peptídicos de un
4. ¿En qué alimentos detectaste presencia de lípidos?
5. ¿Qué pasaría si eliminaras por completo los lípidos de tu
alimentación?
Conclusiones
Anota tus conclusiones en cuanto a la importancia de tener
una nutrición adecuada.
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1. Coloca en el vaso de la licuadora aproximadamente media taza de chícharos verdes secos, 1.5 g de cloruro de
sodio y 200 ml (una taza) de agua fría.
2. Licúa a alta velocidad por 15 segundos.
3. Pasa por un colador la mezcla y colócala en una probeta.
4. Mide el volumen del licuado obtenido y agrega 1/6 de ese
volumen de detergente líquido (aproximadamente 30 ml).
213
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
5. Agita suavemente para que se mezclen el licuado y el de-
tergente líquido. Deja la mezcla reposar de 7 a 10 minutos.
6. Después vacíala en tubos de ensayo llenando solo un tercio del tubo.
7. Agrega 0.05 g (una pizca) de ablandador de carne (enzimas) al tubo y agita suavemente. Es importante que agites muy suavemente, ya que de lo contrario se romperá el
adn y será difícil de observar.
8. Toma el tubo de ensayo y poco a poco agrega alcohol etílico
(o alcohol isopropílico a 70-95%) procurando que se deslice
por las paredes, de manera que no se mezcle con el contenido del tubo y forme una capa en la parte de arriba de la
mezcla de chícharo. Agrega el alcohol hasta que tengas
la misma cantidad de alcohol que de la mezcla de chícharo.
9. Podrás entonces observar que el adn sube poco a poco
hacia la capa de alcohol. Puedes usar un palillo para tomar con mucho cuidado el adn.
10. Coloca un poco del material obtenido en un portaobjetos.
Agrega una gota de azul de metileno y un cubreobjetos.
Observa al microscopio.
Registro de observaciones
Elabora un esquema de cada paso del procedimiento realizado y anota para qué se agrega cada sustancia en el proceso de extracción.
Cuestionario
1. ¿Cuál es la función del adn en la célula?
2. ¿Qué estructuras de la célula protegen al adn?
3. ¿Qué función tiene el detergente para la extracción del adn?
Recuerda que los detergentes actúan sobre los lípidos.
4. El ablandador contiene enzimas que destruyen proteínas.
Explica para qué se utiliza en el experimento.
5. ¿A qué sustancia es más afín el adn, al agua o al alcohol?
Conclusiones
Elabora tus conclusiones acerca de la importancia del adn en
los seres vivos.
Vayamos más lejos...
Experimenta con otras fuentes de adn, como espinacas, hígado de pollo, brócoli, coliflor, así como con algún material
que pienses que no tiene adn, para comparar tus resultados.
Práctica de laboratorio 5
Tipos de células
procariontes y eucariontes
Las células pueden tener formas y tamaños diversos, de
acuerdo a las funciones que desempeñan. Algunas son procariontes y son células más sencillas, mientras que las células eucariontes, por ejemplo las que forman parte de nuestro cuerpo, tienen un mayor grado de complejidad.
Objetivo
Distinguir las diferencias entre las células eucariontes y procariontes, a través de la observación directa de bacterias y
células eucariontes diversas.
214
Problema
¿Qué diferencias podemos descubrir entre las bacterias y
las células del cuerpo humano?
Información previa
• Haz una investigación acerca de las características de las
células eucariontes y procariontes.
Materiales
Equipo:
• Microscopio compuesto
• Mechero Bunsen o de alcohol
• Asa bacteriológica
• Lanceta estéril
• Algodón
• Gotero
• Palillos de dientes
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Aguja de disección
Reactivos y material biológico:
• Colorante azul de metileno o violeta de genciana
• Colorante fucsina
• Alcohol
• Yogur o caldo de pollo que haya permanecido tres días a
temperatura ambiente
• Pulque fermentado de uno o dos días
• Agua de florero
Procedimiento
Experimento 1
Observación de bacterias:
1. Utilizando un asa bacteriológica, toma una muestra de
yogur o de caldo de pollo que haya permanecido fuera
del refrigerador tres días.
2. Coloca la muestra bien extendida sobre el portaobjetos
(esto se conoce como frotis).
3. Pasa ligeramente el portaobjetos sobre la llama de un
mechero Bunsen o de alcohol para que se seque.
4. Coloca una gota de violeta de genciana o azul de metileno y deja reposar por un minuto.
5. Quita el exceso de colorante con agua y agrega una gota
de alcohol como fijador.
6. Vuelve a enjuagar y pon una gota de fucsina durante 20
segundos.
7. Quita el exceso de colorante con agua corriente, deja secar y observa al microscopio a 10x, 40x y 100x.
Notas:
• Para aumentar la concentración de bacterias puedes centrifugar las muestras (yogur o caldo) unas 1 500 rpm por 2
minutos. Toma tu muestra del fondo del tubo.
• En caso de no contar con los colorantes mencionados se
puede recurrir a otra tinción:
- Realiza el frotis disolviendo una mínima porción de yogur en una pequeña gota de agua.
- Fija con metanol para eliminar parte de la grasa.
- Tiñe con un colorante cristal violeta o azul de metileno
durante 1 o 2 minutos.
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Experimento 2
Observación de células del pulque:
1. Coloca sobre el portaobjetos una gota muy pequeña de
pulque del día anterior.
2. Extiende la gota a modo de frotis.
3. Coloca el cubreobjetos y observa al microscopio a 10x y a 40x.
4. Dibuja tus observaciones. En este caso encontrarás una
mezcla de células, tanto bacterias como células del tipo
de las levaduras, que son las que fermentan el pulque.
5. Agrega el colorante azul de metileno en una pequeña
gota y vuelve a observar.
Experimento 3
Observación de células de la sangre:
1. Limpia la yema del dedo medio de la mano de uno de tus
compañeros con un algodón humedecido en alcohol.
2. Destapa una lanceta estéril y con un movimiento firme y
rápido haz una punción.
3. Aprieta el dedo sin tocar el área de la punción hasta obtener una gota de sangre que debes colocar cerca del extremo de un portaobjetos.
4. Con la ayuda de otro portaobjetos extiende la muestra de
sangre, haciendo un frotis.
5. Cubre la zona herida con una torunda de algodón humedecida en alcohol y dispón de manera adecuada de la
lanceta, depositándola en el contenedor apropiado.
6. Realiza observaciones al microscopio a 10x, 40x y 100x.
Identifica los eritrocitos y leucocitos, es decir, glóbulos
rojos y blancos.
Experimento 4
Observación de células del endotelio bucal:
1. Con la ayuda de un palillo de dientes, raspa ligeramente
tu mucosa bucal y colócala sobre el portaobjetos de manera que quede bien extendida.
2. Agrega una gota de azul de metileno y coloca el cubreobjetos.
3. Observa el microscopio a 10x, 40x y de ser posible a 100x.
Registro de observaciones
Haz esquemas de tus observaciones:
• Recuerda que es importante que en cada dibujo anotes los
aumentos (multiplicando los aumentos del lente objetivo
por los del ocular).
• En cada dibujo señala el tipo de célula observada y si es
procarionte o eucarionte.
• Señala las similitudes y diferencias que observas entre las
células procariontes y eucariontes en el siguiente cuadro.
Característica
Tamaño
Forma
Núcleo
Membrana
Citoplasma
Pared celular
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Células procariontes
Célular eucariontes
Cuestionario
1. ¿Qué tipo de bacterias son las que se encuentran en el
yogur?
2. ¿Cómo se reproducen las bacterias?
3. ¿Por qué cuando dejamos un alimento sin refrigerar se
puede “echar a perder”?
4. ¿Qué tipo de células son las más abundantes en la sangre?
5. ¿Encontraste bacterias al hacer el raspado bucal? ¿Por qué?
Conclusiones
Anota tus conclusiones en cuanto a las diferencias observadas entre las células procariontes y eucariontes, así como
los medios donde pueden encontrarse.
Vayamos más lejos…
Descubre cuáles son los factores que pueden afectar la reproducción de las bacterias. Diseña un experimento en el
que veas el efecto de la temperatura, así como el de agregar
vinagre, sal o limón a muestras de caldo de pollo o res. Analiza y discute tus resultados.
Práctica de laboratorio 6
Funciones celulares
Las células realizan una diversidad de funciones: transportar
sustancias a través de la membrana plasmática, almacenar
productos alimenticios en sus vacuolas, realizar la fotosíntesis a través de los cloroplastos. Observemos las células y
veamos algunos de sus organelos y la forma en que actúan.
Objetivo
Observar algunos organelos celulares y la forma en que realiza sus funciones la membrana celular.
Problema
¿Qué cambios suceden en las células de Elodea cuando
se colocan en soluciones con mayor o menor contenido
de sales?
Información previa
• Define
los siguientes términos: medio hipotónico, hipertónico e isotónico.
•E
xplica el fenómeno de plasmólisis y turgencia.
• Describe
los diferentes tipos de organelos que se encuentran en la célula vegetal.
Materiales
Equipo:
•M
icroscopio
•P
ortaobjetos
•C
ubreobjetos
•A
guja de disección
•B
isturí
•P
inzas
•C
aja de Petri
•G
oteros
215
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Reactivos y material biológico:
• Disolución de cloruro de sodio al 10% (10 gr en 100 ml de agua)
• Agua destilada
• Elodea (planta acuática, se vende en acuarios)
• Papa
• Lugol
Procedimiento
Experimento 1
Observación de las células de Elodea:
1. Coloca en un portaobjetos una hoja de la planta acuática
Elodea, con una gota de agua. Coloca el cubreobjetos y
observa al microscopio.
2. Identifica las estructuras de las células de Elodea: pared
celular, cloroplastos, vacuola, pared celular.
3. Elabora un esquema de tus observaciones.
Experimento 2
Transporte a través de la membrana:
1. Prepara una disolución de cloruro de sodio al 10%.
2. Coloca en un portaobjetos una hoja de Elodea y agrega
unas gotas de disolución de cloruro de sodio al 10%.
3. Observa con cuidado al microscopio los cambios que sucedan en las células, durante unos 5 minutos.
4. Ahora, toma una nueva hoja de Elodea y colócala en otro
portaobjetos.
5. Agrega una gota de agua destilada y observa los cambios
que sucedan en las células de Elodea.
Experimento 3
Observación de leucoplastos en la papa:
1. Corta una rebanada de papa y rasca suavemente con el
bisturí en la zona interna.
2. Extiende con cuidado en un portaobjetos el material raspado.
3. Agrega una gota de lugol.
4. Coloca el cubreobjetos y observa al microscopio los gránulos que se observan.
Cuestionario
1. ¿Qué le pasaría a una planta si la regaras con agua salada? Explica tu respuesta.
2. ¿Qué estructuras celulares observaste en las células de
la Elodea?
3. ¿Cuál es la función de los cloroplastos?
4. ¿Por qué los leucoplastos se tiñen con el lugol?
5. ¿Cuál es la función de las vacuolas en los vegetales?
Conclusiones
Anota tus conclusiones en cuanto a la función que desempeña
la membrana en las células vegetales. Compara la forma y estructuras con las células que observaste en la práctica anterior.
Vayamos más lejos…
Plantea un experimento en el que observes los cambios de
las células de papa, de zanahoria o de células sanguíneas en
un medio hipotónico, hipertónico o isotónico. De ser posible, llévalo a la práctica.
Práctica de laboratorio 7
Pigmentos fotosintéticos
Las plantas tienen una gran variedad de colores, y esto es
debido a los pigmentos que cada una posee. En realidad
todos los pigmentos colaboran para que se pueda llevar a
cabo el proceso fotosintético, así que plantas amarillas, verdes o rojas producen alimentos a partir de la energía del Sol.
Objetivo
Separar los distintos pigmentos vegetales por medio de la
cromatografía en papel.
Problema
¿Cuántos pigmentos diferentes podemos encontrar en las
hojas de espinaca?
Experimento 4
Observación de vacuolas en la col morada:
1. Haz un corte delgado de la epidermis de la col morada.
2. Coloca el corte en un portaobjetos.
3. Agrega una gota de agua y coloca el cubreobjetos.
4. Observa al microscopio a distintos aumentos.
5. Identifica las vacuolas y las zonas pigmentadas de las células que se observan.
Información previa
Registro de observaciones
Equipo:
• Caja de Petri o vaso de precipitados
• Mortero
• Tijeras
• Embudo
• Tubo capilar
1. Haz esquemas de tus observaciones, anotando los aumentos correspondientes en cada caso, así como iluminando del color que se observa en cada estructura.
2. Completa el siguiente cuadro referente al experimento
de la Elodea:
Experimento
1
2
216
Tipo de solución (hipotónica,
isotónica o hipertónica)
Fenómeno observado
(plasmólisis o turgencia)
• Menciona cuáles son los distintos pigmentos de las plantas y su función.
• Investiga en qué consiste el proceso de la cromatografía.
• Señala el papel de los solventes orgánicos para la separación de pigmentos fotosintéticos.
Materiales
Reactivos y material biológico:
• Espinacas o acelgas
• Acetona
• Éter de petróleo
• Benceno
• Papel filtro Wathman
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Procedimiento
1. Coloca en un mortero trozos de hojas de espinacas lavadas, junto con 10 o 15 ml de acetona.
3. ¿Por qué empleamos acetona para extraer la clorofila?
4. ¿Qué pigmento es el más abundante en las plantas?
5. ¿Qué función cumple el eluyente?
2. Tritura con el pistilo del mortero hasta que se forme una
pasta y el líquido adquiera una coloración verde intenso.
3. Filtra con una gasa el macerado en un tubo de ensayo.
4. Corta una tira de papel de filtro de unos 2 cm de anchura
y unos 10 cm de altura.
5. Marca en la tira de papel una línea a 1.5 cm de ambos bordes.
6. Pon con el capilar en el papel filtro 2 gotas de solución
de pigmentos, justo en la parte media de la línea marcada con el lápiz. Repite dos veces esta operación, dando
tiempo para que vaya secándose la muestra y aumente
la concentración de pigmentos.
7. Coloca en el vaso de precipitados o en un tubo largo y ancho
una mezcla de eluyente, la cual se prepara en una proporción
de 0.8 ml de acetona por 9.2 ml de éter de petróleo o bien
8.5 ml de éter de petróleo, 1 ml de acetona, 0.5 ml de benceno.
8. Coloca la tira de papel filtro sobre el líquido del tubo, de
manera que este no llegue a tocar la línea marcada con el
lápiz, ni la gota que se puso con el capilar.
9. Espera a que el eluyente vaya subiendo por el papel; al
hacerlo verás que van apareciendo líneas de distintos
colores, que son los diferentes pigmentos de la planta.
Anota tus resultados y no deseches el papel en el que has
hecho la cormatografía.
Registro de observaciones
El proceso que has realizado es una cromatografía en papel.
Cuando se lleva a cabo este tipo de procedimiento se reportan los resultados en forma numérica.
1. Anota los resultados tomando en cuenta el color de cada
pimento, señala en qué orden se acomodaron en la cromatografía:
Pigmento
Color
Clorofila a
Verde oscuro
Clorofila b
Verde claro
Carotenos
Naranja
Xantofilas
Amarillo
2. Mide la distancia que recorrió cada pigmento, partiendo
de la línea marcada con lápiz.
3. Mide la distancia total que recorrió el eluyente en la tira
de papel.
4. Divide la distancia de cada pigmento entre la distancia
del eluyente y obtendrás su factor de corrimiento o RF.
Distancia del pigmento = RF
-------------------------------Distancia total
5. Obtén el RF de cada pigmento y compáralo con el que
obtuvieron tus compañeros.
Cuestionario
1. ¿Cuántos diferentes pigmentos encontraste en las hojas
de espinaca?
2. ¿Por qué en una planta hay más de un pigmento?
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Conclusiones
Explica la importancia que tiene la presencia de una diversidad de pigmentos en la planta para favorecer la eficiencia
fotosintética.
Vayamos más lejos…
Realiza este mismo experimento con flores de diversos colores, y reporta los pigmentos que encuentres en ellas.
Práctica de laboratorio 8
Respiración celular
La respiración celular es un proceso común a todos los seres vivos, sean levaduras o seres humanos. Las levaduras
son un tipo de hongos unicelulares que respiran de manera
anaerobia y realizan la fermentación, mientras que los seres
humanos respiramos de manera aerobia. Veamos algunas
evidencias de estos dos tipos de respiración.
Objetivo
Observar evidencias indirectas de los procesos de fermentación
en las levaduras y de respiración aerobia en el ser humano.
Problema
¿Cómo podemos demostrar el proceso de respiración celular en los seres vivos?
Información previa
•D
escribe el concepto de metabolismo.
•S
eñala las diferencias entre el proceso de respiración aerobia y anaerobia.
•E
xplica el proceso de la fermentación.
Materiales
Equipo:
•M
atraz Erlenmeyer de 125 ml
•P
robeta
•T
ubos de ensayo
•G
radilla
•P
arrilla
•B
año María
•G
otero
•B
alanza granataria
•G
lobo
Reactivos y material biológico:
•L
evadura de pan
•G
lucosa a 5%
•S
olución de azul de bromotimol
•R
eactivo de Fehling A
•R
eactivo de Fehling B
•J
ugo de naranja
217
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Procedimiento
Experimento 1
1. Coloca 3 ml de jugo en un tubo de ensayo (tubo N° 1)
y otros 3 ml en otro (tubo N° 2).
2. Al tubo N° 1 agrégale 1 g de levadura. Deja fermentar por
10 minutos.
3. Agrega a ambos tubos 4 gotas de reactivo de Fehling A
y 4 gotas de reactivo de Fehling B.
4. Calienta en baño María y observa si hay cambio de color
en los tubos.
Experimento 2
1. Coloca 10 g de levadura de pan en un matraz Erlenmeyer
de 250 ml.
2. Agrega 100 ml de solución de glucosa a 5%.
3. Tapa la boca del matraz con un globo.
4. Deja fermentar por 10 minutos.
5. Observa cambios en el globo.
Experimento 3
1. Coloca 100 ml de agua en un matraz Erlenmeyer.
2. Agrega 2 gotas de azul de bromotimol para obtener un
color azul tenue en la solución.
3. Con la ayuda de un popote, burbujea en el agua hasta
observar un cambio de color.
4. Toma el tiempo requerido para obtener el cambio.
Vayamos más lejos…
Las bacterias del yogur, llamadas lactobacilos, se nutren
mediante un proceso de fermentación láctica, por medio del
cual acidifican la leche. Tú puedes comprobar esto si colocas
juntos leche y un poco de yogur, y mides el pH cada hora.
¿Qué resultados esperarías obtener? Diseña tu experimento
y llévalo a cabo.
Práctica de laboratorio 9
Protistas y hongos
Los organismos de los reinos Protista y Fungi se encuentran
muy cercanos a nosotros, todos los días nos encontramos con
ellos: cuando vemos lama en una fuente, cuando se llena de
moho algún alimento, cuando comemos champiñones… Veamos cómo son microscópicamente estos tipos de organismos.
Objetivo
Observar y definir la estructura de organismos pertenecientes al reino Protista y al reino Fungi.
Problema
¿Cómo podemos distinguir a los organismos pertenecientes
al reino Fungi de los del reino Protista?
Información previa
Registro de observaciones
• Describe las características y la clasificación de los organismos pertenecientes al reino Protista.
Experimento
Cambios observados
Explicación
1
2
3
Cuestionario
1. La prueba con el reactivo de Fehling, como ya se había
visto, nos indica la presencia de azúcares. ¿Qué nos indica la diferencia entre el tubo N° 1 y el tubo N° 2 en el
primer experimento?
2. ¿Qué proceso ocurre al colocar glucosa y levaduras en el
experimento 2?
3. ¿Cuál es el gas que se libera en el experimento 2?
4. El azul de bromotimol cambia de azul a transparente
cuando se encuentra en un medio ácido, ¿qué ácido se
formó en el agua cuando burbujeaste en ella?
5. Anota la ecuación general de la fermentación.
Conclusiones
Explica de qué manera se demostró el proceso respiratorio
en las levaduras y en los seres humanos.
218
• Describe las características y algunos ejemplos de los organismos pertenecientes al reino Fungi.
• Señala los ambientes en que viven estos tipos de organismos.
Materiales
Equipo:
• Microscopio compuesto
• Vasos de precipitados
• Gotero
• Portaobjetos
• Cubreobjetos
• Pinzas
• Bisturí
Reactivos y material biológico:
• KOH a 0.7%
• Colorante azul de metileno
• Cultivo de protozoarios*
• Algas de acuario**
• Lama de alguna fuente o pileta
• Moho de pan, tortilla o fruta obtenida previamente
• Hongo champiñón o uno similar
• Huitlacoche
* Lo puedes obtener de agua estancada de un charco, una
fuente o un florero, también si dejas por siete días té en un
envase abierto.
** Compra algas macroscópicas en un acuario.
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Procedimiento
Observación de protozoarios:
1. Toma con el gotero una gota del cultivo de protozoarios.
2. Colócala en el portaobjetos y luego coloca el cubreobjetos. (En caso de contar con un portaobjetos excavado, se
podrá observar mejor la muestra.)
3. Observa al microscopio, primero a 10x, luego a 40x y, si
es posible, a 100x.
4. Si es necesario, utiliza el colorante azul de metileno.
5. Observa de esta manera todas las muestras que hayas
traído hasta encontrar protozoarios.
6. Haz dibujos de tus observaciones.
Observación de algas:
1. Con la ayuda de una aguja de disección coloca un poco de
lama en el portaobjetos.
2. Agrega una gota de agua y un cubreobjetos.
3. Observa a distintos aumentos en el microscopio.
4. Coloca el alga macroscópica en una caja de Petri y haz un
pequeño corte.
5. Coloca el corte en un portaobjetos y observa a través del
microscopio.
6. Dibuja tus observaciones.
Observación de moho:
1. Observa el moho con una lupa o con el microscopio estereoscópico.
2. Toma con la aguja de disección una pequeña muestra de
moho y colócala en el portaobjetos.
3. Coloca una gota de KOH al 0.7% y pon el cubreobjetos.
4. Observa el microscopio óptico identificando las estructuras, como hifas, micelio, esporangios, esporas.
Observación de hongo basidiomiceto:
1. Observa el champiñón o huitlacoche con ayuda de la lupa
o microscopio estereoscópico.
2. Haz un corte en la zona de las laminillas.
3. Colócalos sobre el portaobjetos y observa las estructuras
presentes, como esporas o micelio.
Registro de observaciones
Haz esquemas de cada una de tus observaciones. Recuerda que debes poner en cada dibujo los aumentos a los que
observas, el nombre del organismo, su clasificación y las
estructuras que logres identificar.
Señala en el siguiente cuadro las características de cada tipo
de organismo que observaste.
Organismo
Reino
Filo (grupo)
Forma
de nutrición
Hongo
(moho)
Hongo
champiñón
Hongo
huitlacoche
Cuestionario
1. ¿Cuáles son las diferencias principales entre las algas y
los protozoarios?
2. ¿Qué importancia tienen las algas para los ecosistemas?
3. Describe la función de las siguientes estructuras: hifa, micelio, esporangio, espora.
4. Explica por qué cuando dejamos un alimento en ciertas
condiciones de humedad y temperatura se llena de hongos del tipo moho.
5. ¿Qué importancia ecológica tienen los hongos?
Conclusiones
Explica las características comunes que encontraste entre
todos los hongos observados, y sus diferencias con los organismos del reino Protista.
Vayamos más lejos…
Plantea un experimento en el que logres descubrir las condiciones más propicias para el desarrollo de los hongos, en
cuanto a humedad y temperatura. Puedes utilizar alguna
fruta, como coco, melón o fresa. Plantea tu diseño experimental y elabora un reporte escrito con los resultados de tu
experimento.
Práctica de laboratorio 10
Reinos Plantae y Animalia
Las plantas y los animales nos proporcionan grandes beneficios: nos dan alimento, ayuda, compañía. Conozcámoslos
más de cerca y aprendamos a ubicarlos de acuerdo a su
clasificación.
Objetivo
Observar ejemplares de plantas y animales, para identificar
sus estructuras, sus características más representativas y la
forma en que se clasifican.
Problema
Protozoario
¿Cómo se clasifican a los organismos de los reinos Plantae
y Animalia?
Alga
unicelular
Información previa
Alga
pluricelular
•A
nota la clasificación general de los animales, señalando
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• Investiga los grupos principales de las plantas y la forma
en que se caracteriza cada uno.
los principales filos.
219
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Materiales
Equipo:
• Microscopio estereoscópico
• Lupa
• Cajas de petri
• Agujas de disección
• Pinzas
• Charola
Registro de observaciones
Completa el siguiente cuadro.
Organismo
Reino
Filo o grupo
Forma
de nutrición
Medio en
que vive
Material biológico:
• Rama de pino, helecho, musgo, planta con flor
Los animales que puedas conseguir de la siguiente lista:
• 1 lombriz viva
• 1 caracol vivo
• 1 insecto
• 1 araña
• 1 estrella de mar
• 1 lombriz intestinal (áscaris)
• 1 esponja
• 1 pez o rana o lagartija o ave pequeña
Procedimiento
Observación de plantas:
1. Coloca los organismos vegetales en una charola.
2. Dibuja cada uno y anota su clasificación: reino, grupo o
clase a la que pertenecen.
3. Anota la forma de reproducción de cada uno.
Observación de animales:
1. Observa con cuidado cada uno de los organismos animales que has traído. Cuida de no maltratarlos ni matarlos,
solo obsérvalos y al final de la práctica déjalos libres.
2. Dibuja cada uno, anotando en cada caso el filo al que
pertenecen.
3. Señala las características más sobresalientes de cada organismo que hayas observado.
220
Cuestionario
1. Señala en orden evolutivo, de la más primitiva a la más
evolucionada, las plantas que observaste en esta práctica.
2. Explica las diferencias entre las esponjas y el resto de los
animales.
3. Señala las características de los cordados.
4. Anota cuál sería la clasificación, lo más completa posible,
de la especie humana.
5. Explica cuál es la función de los parques zoológicos.
Conclusiones
Señala la importancia de las plantas y los animales, para el
ser humano y para el medio ambiente.
Vayamos más lejos…
Elige un animal que sea de tu agrado y elabora un informe
acerca de sus características más representativas, el medio
en que vive, su comportamiento, su clasificación, su alimentación, etc. Ilustra tu informe con alguna fotografía o imagen.
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EVALUACIÓN FINAL
I. Resuelve el siguiente problema: En un hospital de cardiología se va a realizar la contratación de algunos
especialistas en biología, para sus diferentes departamentos. Correlaciona las columnas para señalar
qué tipo de especialidad se requiere en cada caso.
1.
2.
3.
4.
5.
Virología
Genética
Citología
Bioquímica
Fisiología
a. Células de la sangre.
b. Funcionamiento del corazón.
c. Herencia de enfermedades cardiacas.
d. Virus que afectan al ser humano.
e. Sustancias que alteran el latido cardiaco.
Estimado/a docente,
encuentre más información en:
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Conocimientos
II. Explica la relación entre la biología y las matemáticas en tu cuaderno.
III. Elige la opción correcta.
1.
Es un ejemplo de bioelemento primario:
a. sodio.
b. zinc.
c. nitrógeno
d. cloro.
2.
Es un fenómeno por el cual el agua sube
espontáneamente al estar en un tubo muy
delgado:
a. tensión superficial.
b. capilaridad.
c. solubilidad.
d. densidad.
3.
Es un ejemplo de monosacárido, que proporciona energía de uso inmediato:
a. almidón.
b. sacarosa.
c. lactosa.
d. fructosa.
4.
Es un carbohidrato estructural que forma parte de la cubierta de hongos e insectos:
a. glucógeno.
b. celulosa.
c. quitina.
d. maltosa.
5.
Es un ejemplo de lípido complejo:
a. triglicérido.
b. esteroide.
c. colesterol.
d. fosfolípido.
6.
Es una molécula que se requiere en el organismo, pero que en exceso resulta perjudicial:
a. triglicérido.
b. fosfolípido.
c. colesterol.
d. cera.
7.
Las proteínas están formadas por la unión de:
a. nucleótidos.
b. aminoácidos.
c. ácidos grasos.
d. monosacáridos.
8.
Forman parte de nuestros músculos, la piel y
el cabello:
a. carbohidratos.
b. proteínas.
c. vitaminas.
d. minerales.
9.
Ejemplo de vitamina liposoluble que se encuentra en los productos lácteos:
a. C.
b. D.
c. K.
d. B1.
10.
Realiza la síntesis de proteínas e interpreta
el mensaje hereditario:
a. aRn.
b. adn.
c. aTP.
d. nad.
IV. Realiza las siguientes actividades y muestra tus respuestas al docente.
1. Explica dónde se encuentra el adn de un ser humano y cuál es su función.
2. Anota tres diferencias entre una célula procarionte y una eucarionte.
3. Explica alguna de las teorías actuales sobre el origen de la vida.
4. Señala tres componentes de la célula que consideres muy importantes para su funcionamiento y señala
por qué.
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221
EVALUACIÓN FINAL
V. Correlaciona las columnas.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
a. Sustancia que actúa como catalizador biológico.
b. Es una de las etapas de la fotosíntesis, se lleva a cabo en la “fase oscura”.
c. Es la fase de la respiración celular en la que se produce nadH, FadH y aTP.
d. Molécula considerada como moneda energética del organismo.
e. Fase de la respiración celular que se lleva a cabo en el citoplasma de la
aTP
Enzima
Fermentación
Glucólisis
Ciclo de Krebs
célula y produce 2 aTP.
f. Proceso de respiración anaerobia que llevan a cabo algunas bacterias y
Ciclo de Calvin
levaduras.
Habilidades
Realiza las siguientes actividades y muestra tus respuestas al docente.
1. Describe algún problema que represente un reto por resolver para la biología actual.
2. Se va a hacer un estudio acerca del jaguar, que es una especie que vive en algunas zonas de nuestro
país y que requiere de cuidados especiales por estar amenazada. Se van a estudiar: las poblaciones de
esta especie, el ecosistema, sus órganos internos, su adn, sus células, su tejido muscular. Organiza estos
aspectos de acuerdo al nivel de organización de la materia, de menor a mayor nivel de complejidad.
3. Elabora un diseño experimental que realizarías para demostrar si es cierto que la cebolla sirve para
curar enfermedades respiratorias.
4. Imagina que te encuentras en un lugar remoto con una “masa gelatinosa” que no sabes si es o no un
ser vivo. Anota cinco características que tendrías que encontrar en esa masa para que la consideraras
como ser vivo.
5. Describe por medio de esquemas la teoría endosimbiótica sobre el origen de las células eucariontes.
Utiliza tu cuaderno para elaborar los esquemas.
6. En la siguiente lista, marca las enfermedades causadas por bacterias y anota las medidas que se pueden tomar para evitar esas enfermedades.
a.
b.
Gonorrea
Sida
c.
d.
Rabia
e.
Cólera
Salmonelosis
7. Señala la forma de nutrición de cada uno de los siguientes organismos.
a. Rana:
b. Árbol de naranjo:
c. Hongo champiñón:
d. Lombriz intestinal:
e. Bacteria sulfurosa:
8. Elabora en tu cuaderno un mapa conceptual de la actual clasificación de los seres vivos, señalando
dominios y reinos.
9. Señala en tu cuaderno tres medidas que podrían favorecer la preservación de la biodiversidad.
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PARA TERMINAR. AUTOEVALÚA TUS COMPETENCIAS
Ahora que has terminado el curso, es conveniente que hagas un alto para reflexionar sobre las competencias
genéricas que has adquirido. En el siguiente cuadro, señala el nivel que consideres que has logrado en cada
aspecto. Contesta con honestidad.
SIEMPRE
FRECUENTEMENTE POCO
CASI NUNCA
NUNCA
1
Te conoces, te valoras y abordas los problemas
y retos a partir de objetivos.
2
Eres sensible al arte y lo aprecias e interpretas
en todas sus expresiones.
3
Eliges y practicas estilos de vida saludables.
4
Escuchas, interpretas y emites mensajes pertinentes en distintos
contextos, mediante la utilización de herramientas y medios apropiados.
5
Desarrollas innovaciones y propones soluciones
a problemas a partir de un método seleccionado.
6
Mantienes una postura personal sobre temas de interés y
consideras otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
7
Aprendes por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
8
Participas y colaboras de manera efectiva en trabajos de equipo.
9
Participas con una conciencia cívica y ética en la vida
de tu comunidad, la región, México y el mundo.
10
Mantienes una actitud respetuosa hacia la diversidad de culturas,
creencias, valores, ideas y prácticas sociales de otras personas.
11
Contribuyes al desarrollo sustentable del medio ambiente,
de manera crítica y con acciones responsables.
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223
FUENTES CONSULTADAS
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México: McGraw Hill, 2004.
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Panamericana, 1985.
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desde México 42). México: Secretaría de Educación
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