1 BLOQUE 2: IDENTIFICA LAS CARACTERÍSTICAS Y COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS Secuencia Didáctica 1: Organización y función de los seres vivos • Organización estructural de los seres vivos • Características funcionales de los seres vivos Actividad # 1 Organizados en equipo, observen las imágenes y anoten las características que faltan para cada ejemplo. Características/ PEZ HONGO ROCA DE PLANTA TÚ CARRO Ejemplos LAVA ¿De qué está hecho? De células Minerales y otros materiales ¿Se mueve? ¿Cuál es su origen? ¿Cambia de tamaño o crece? ¿Respira? Otros peces Fabrica Si Si ¿Necesita alimento? ¿Elimina desechos? ¿Utiliza energía? ¿Qué le pasa si aumenta la temperatura? ¿Cómo reacciona ante mucha contaminación? Si Si 2 ACTIVIDAD # 1 Elabora el resumen o síntesis correspondiente al siguiente tema ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS. Los seres humanos, bacterias, coyotes, corales, peces, rosas, caballos, insectos, aves, gusanos, cactus, hierbas, mosquitos, elefantes, sólo son una pequeña muestra de la gran diversidad de seres vivos que habitan el planeta. Pese a su diversidad, los organismos comparten un conjunto de características que los diferencia de los objetos inanimados. La vida no es fácil de definir, los biólogos prefieren señalar las características que se observan en todo ser vivo. ¿Qué es la vida? Si consultamos la palabra en un diccionario, se encuentran definiciones como: «la cualidad que distingue, a un ser vital y funcional, de un cuerpo inanimado», «espacio de tiempo que transcurre desde el nacimiento hasta la muerte». Todas las personas tienen un concepto intuitivo de lo que significa estar vivos. No obstante, es difícil definir la vida, en cierto modo porque los seres vivos son tan diversos, y porque en algunos casos la materia inanimada parece estar viva. Para identificar un ser vivo podemos preguntarnos, ¿se mueve?, ¿crece?, ¿se reproduce? Éstas son excelentes preguntas, pero al pensar en las nubes o el fuego, resulta que se mueven, crecen y parece incluso que aparecen más. Entonces, ¿se pueden considerar que están vivos? Desde la perspectiva biológica, la vida es el resultado de antiguos eventos por los cuales la materia sin vida se organizó para dar lugar a las primeras células vivas. La vida constituye una manera de captar y utilizar la energía y la materia prima. Es una manera de percibir y responder al medio ambiente, es la capacidad de reproducirse, y la vida evoluciona, lo que significa simplemente que los rasgos que caracterizan a los individuos de una población pueden cambiar de una generación a la siguiente. Una dificultad fundamental para definir la vida es que los seres vivos no pueden describirse como la simple suma de sus partes. La cualidad de la vida surge como resultado de las increíblemente complejas interacciones ordenadas de esas partes. Dado que está basada en esas propiedades emergentes, la vida es una cualidad fundamentalmente intangible, imposible definir de manera simple. No obstante se pueden describir algunas de las características de los seres vivos que, en su conjunto, no se encuentran en los objetos inanimados. Los seres vivos se organizan, esto es una característica que les permite coordinar distintos procesos como crecer, reproducirse, alimentarse, respirar, moverse, etc. En comparación con la materia inanimada de tamaño similar, los seres vivos son muy complejos y están altamente organizados. Un cristal de sal de mesa, por ejemplo, consta únicamente de dos elementos químicos, sodio y cloro, ordenados en una disposición cúbica precisa, el cristal está organizado pero es simple. Los océanos contienen átomos de todos los elementos presentes en la naturaleza, sin embargo, esos átomos están distribuidos al azar, los océanos son complejos pero no están organizados. En contraste, incluso un diminuto mosquito, contiene docenas de elementos distintos enlazados en miles de combinaciones específicas que, a su vez, están organizadas en componentes cada vez más grandes y complejos para formar estructuras como, boca, ojos, patas y abdomen. Los primeros organismos en aparecer en el planeta fueron unicelulares (una solo célula), capaces de realizar por sí mismos funciones y actividades necesarias para vivir. Se cree que con el paso de muchos años los organismos unicelulares formaron colonias (agrupaciones), y cada una de las células se fue especializando en un trabajo para que pudiera sobrevivir la colonia. Unas se encargaban de conseguir alimento, otras de la reproducción y otras del movimiento. Las funciones de las células se fueron haciendo cada vez más específicas, lo que permitió que sus orgánulos se modificaran; así, las células se hicieron dependientes de otras para poder vivir. La interdependencia entre células fue tanta que empezaron a formarse los primitivos organismos pluricelulares. En los organismos pluricelulares, las células se mantienen unidas gracias a la comunicación entre cada una de ellas a través de la membrana celular; entre una y otra existen espacios por donde viajan todos los nutrientes necesarios para poder vivir. Las células especializadas y con forma similar se unen para formar tejidos, éstos, a su vez, se unen para formar órganos. Los aparatos y sistemas son órganos unidos capaces de trabajar en forma conjunta. Cada uno por su lado realiza una función especial, pero siempre para un mismo fin, la sobrevivencia del organismo. A esta característica de los seres vivos se le llama organización estructural. A lo largo de la historia evolutiva, la materia se ha ido organizando progresivamente desde los niveles más simples hasta los 3 más complejos. Desde las partículas elementales hasta la biosfera, se puede distinguir una jerarquía de niveles de organización de complejidad creciente. A medida que se avanza en esta jerarquía, se encuentran sistemas organizados cada vez más complejos. Más allá de los organismos individuales hay niveles más amplios de organización. Un grupo de organismos muy similares, cuya unión puede ser fértil, constituye una especie. Los miembros de una especie dada que viven en cierta área se consideran una población. Las poblaciones de varias especies que viven e interactúan en la misma área forman una comunidad. Una comunidad, junto con su ambiente inanimado, que incluye tierra, agua y atmósfera, es un ecosistema. Por último toda la región superficial de la Tierra habitada por seres vivos (incluidos también lo componentes inanimados) recibe el nombre de biosfera. Actividad # 2 Elabora un organizador gráfico del siguiente tema. CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS DE LOS SERES VIVOS La Fisiología es una rama de las Ciencias Biológicas que estudia las funciones de los seres vivos. La célula realiza diversas funciones con el fin de poder alimentarse, crecer, reproducirse, sintetizar sustancias y relacionarse con el medio ambiente. Para lograr esos objetivos debe cumplir con tres importantes funciones: relación, nutrición y reproducción. Los seres vivos presentamos una serie de características muy especiales que permiten diferenciarnos de la materia inanimada. Sabemos que el material físico-químico que forma a los seres vivos contiene los mismos elementos químicos que podemos encontrar en el medio que los rodea, aunque su nivel de complejidad y organización en los seres vivos es muy superior. Sin embargo, resulta difícil establecer el punto exacto donde termina la materia inanimada y empieza la vida. ORGANIZACIÓN Un ser vivo es resultado de una organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez. Como grado más sencillo de organización en un organismo está la célula. Los procesos que se efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones coordinadas de todas las células que lo constituyen. En vegetales y animales superiores se observan grados de organización más compleja, como los tejidosórganos y el más avanzado, sistemas. HOMEOSTASIS (Regulación del medio interno) Es la capacidad que tienen los organismos para mantener equilibrio interno constante, por ejemplo la temperatura corporal y la presión osmótica. Los mecanismos homeostáticos se encuentran representados por la irritabilidad celular y los órganos especializados internos y externos (como la vista, el oído y el olfato), también conocidos como receptores, que contienen estructuras con terminaciones nerviosas. E n la mayoría de los animales, la información recibida por los receptores es transmitida al sistema nervioso, donde es analizada y procesada para posteriormente ejecutar las respuestas adecuadas, por medio de órganos nerviosos especializados llamados efectores. Debido a la tendencia natural de la pérdida del orden, denominada entropía, los organismos están obligados a mantener un control sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse sanos. Para lograr este cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores regulados son: Termorregulación: Es la regulación del calor y el frío. Osmorregulación: Regulación del agua e iones, en la que participa el sistema excretor principalmente. IRRITABILIDAD (Responder a estímulos) La reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc.) del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno. 4 Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son: cambios en la intensidad de luz, ruidos, sonidos, aromas, cambios de temperatura, variación en la presión, etc. METABOLISMO El fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales: Anabolismo Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas. Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía. Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas. Así como el crecimiento, la auto reparación y la liberación de energía dentro del cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos metabólicos: El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución. El ciclo energético, o sea, la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular, así como la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. DESARROLLO O CRECIMIENTO Una característica principal de los seres vivos es que éstos crecen. Los seres vivos (organismos) requieren de nutrientes (alimentos) para poder realizar sus procesos metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar el volumen de materia viva, el organismo logra su crecimiento. El desarrollo es la adquisición de nuevas características. REPRODUCCIÓN Los seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la especie. En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción: Asexual: En la reproducción asexual un solo organismo es capaz de originar otros individuos nuevos, que son copias exactas del progenitor desde el punto de vista genético. Un claro ejemplo de reproducción asexual es la división de las bacterias en dos células hijas, que son genéticamente idénticas. En general, es la formación de un nuevo individuo a partir de células maternas, sin que exista meiosis, formación de gametos o fecundación. No hay, por lo tanto, intercambio de material genético (ADN). El ser vivo progenitado respeta las características y cualidades de sus progenitores. Sexual: La reproducción sexual requiere la intervención de dos individuos, siendo de sexos diferentes. Los descendientes producidos como resultado de este proceso biológico, serán fruto de la combinación del ADN de ambos progenitores y, por tanto, serán genéticamente distintos a ellos. Esta forma de reproducción es la más frecuente en los organismos complejos. En este tipo de reproducción participan dos células haploides originadas por meiosis, los gametos, que se unirán durante la fecundación. RELACIÓN La función de relación es una de las características esenciales y diferenciadoras de los seres vivos. Una roca, que no es un ser vivo, no puede relacionarse con el ambiente, y por lo tanto, no se adapta frente a cambios en el ambiente. Un ser vivo percibe los estímulos, tales como cambio de la temperatura, del pH, de la cantidad de agua, luz, sonido, etc., y reacciona en consecuencia para producir las modificaciones en su funcionamiento que son necesarias para garantizar el mantenimiento de su homeostasis y por lo tanto la preservación de su vida. Las células responden a los estímulos que reciben del medio que las rodea. Las respuestas más comunes a estos estímulos son: contractilidad, conductividad, sensibilidad (irritabilidad) y movimiento (locomoción). 1- CONTRACTILIDAD Capacidad de las células para contraerse y cambiar de forma. Ejemplo: células musculares. 2- CONDUCTIVIDAD Facultad que tienen algunas células, como las neuronas, de permitir el pasaje 5 de una corriente eléctrica a través de sí. 3- SENSIBILIDAD Capacidad de las células para reaccionar ante estímulos externos y/o internos. Algunas células reaccionan ante cambios lumínicos, de temperatura, de presión, de humedad, de gravedad y ante variaciones en la acidez o alcalinidad del medio (pH). Un tropismo es la respuesta producida por un vegetal frente a un estímulo externo. El tropismo es positivo cuando la planta crece hacia el estímulo, y negativo si lo hace en dirección contraria. Al crecer, la planta se dirige hacia la luz (fototropismo positivo) y se aleja de la tierra (geotropismo negativo). En los animales la irritabilidad se manifiesta a través de taxismos, que son movimientos direccionados frente a un estímulo. El taxismo es positivo o negativo si el movimiento se acerca o se aleja del estímulo, respectivamente. 4.- MOVIMIENTO. Algunas células pueden moverse mediante contracción, pseudópodos, cilios y flagelos. Contracción: muchos organismos unicelulares poseen la capacidad de trasladarse de un lugar a otro mediante simples contracciones de la célula, como Plasmodium sp. Pseudópodos: son proyecciones de la membrana plasmática. La célula ejerce desplazamientos ameboides producidos por movimientos del citoplasma, como los glóbulos blancos y las amebas. Estos pseudópodos también son utilizados por organismos unicelulares para alimentarse, rodeando a las partículas hasta encerrarlas en una vacuola. Cilios y flagelos: son movimientos vibrátiles utilizados por células que tienen cilios (Paramecio) y flagelos (espermatozoides, Trypanosoma). Estas estructuras permiten la locomoción en medios líquidos. Los cilios y flagelos son proyecciones del citoesqueleto limitadas por una membrana que es continuación de la membrana plasmática. Los cilios adoptan vibraciones sincronizadas que permiten el movimiento de la célula. El flagelo adopta movimientos ondulatorios y giratorios. ADAPTACIÓN Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o rápidamente y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir. El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama adaptación o evolución biológica. Mediante la evolución todos los seres vivos mejoran sus características de adaptación al medio en el que se encuentran, para maximizar sus probabilidades de supervivencia. 6 Actividad # 3 Lee las siguientes actividades realizadas por diversos seres vivos y relaciona cada una de ellas con el tipo de función. Actividades Un niño come un bocadillo en el recreo. Funciones ( ) ( ) ( ) ( ) Tu hermano al observarse al espejo descubre que le ha salido bigote. B) Metabolismo ( ) El maestro de educación física les toma medidas y encuentra que han aumentado su altura. C) Reproducción ( ) Después de varios minutos de jugar básquet se presenta la sudoración. D) Crecimiento ( ) Las especies cambian continuamente a través del tiempo. E) Adaptación ( ) Una niña, al pasar de la pubertad a la adolescencia ha iniciado sus ciclos menstruales (menarquía). F) Irritabilidad ( ) Algunas plantas desérticas producen cera que cubre sus hojas para evitar la pérdida de agua. G) Homeostasis ( ) El HCl (ácido clorhídrico) presente en el estómago ablanda los componentes fibrosos de los alimentos. H) Evolución ( ) Las tortugas cavan huecos en la tierra para escapar del intenso calor. ( ) En algunos gusanos, que se fragmentan, cada pedazo puede dar origen a un nuevo gusano. Te fijas en una compañera(o) y la encuentras muy atractiva. Te pone nerviosa(o). La joroba de grasa del camello es un lugar de almacenamiento de agua. A) Nutrición 7 Actividad # 4 Lee con detalle el siguiente texto sobre las ratas topo y posteriormente identifica las características de este organismo; anótalas en la parte inferior. Según algunos científicos, los ancestros de las ratas topo comunes se parecían a las ratas de las rocas africanas. Con el paso del tiempo surgieron variaciones. Los dientes y las garras largas permitieron a algunos individuos, cavar huecos más profundos para evitar a los depredadores. Si estos individuos estaban más capacitados para sobrevivir, sus características útiles pasaban a la siguiente generación. Con el paso del tiempo, la mayoría de los individuos de la población tendrían estas variaciones beneficiosas; que después de muchas generaciones resultaron las ratas topo actuales, las cuales se caracterizan por carecer de pelo, que les permite regular la temperatura corporal. Debido al complejo sistema de cuevas conectadas por túneles de hasta 2 metros de profundidad, y al gran potencial de infecciones y daños, fueron perdiendo la visión hasta quedar parcialmente ciegas, pero por otra parte, desarrollaron diferentes mecanismos de comunicación como son: olfativo, auditivo y sensorial, lo que les permitió protegerse de serpientes, zorros, águilas y búhos. Para su crecimiento, las ratas topo requieren de nutrientes. Para esto, su alimentación es a base de raíces y tubérculos, los cuales son ricos en agua y celulosa (un carbohidrato complejo), que gracias a la fauna bacteriana presente en su aparato digestivo, la convierten en unidades pequeñas conocidas como glucosa, la cual le proporciona energía. Características identificadas: 1.______________________________________________________________________________________ 2.______________________________________________________________________________________ 3.______________________________________________________________________________________ 4._______________________________________________________________________________________ 5._______________________________________________________________________________________ 6.______________________________________________________________________________________