ACTIVIDADES Y LECTURAS TRABAJADAS DURANTE EL PRIMER PERIODO

1. ACTIVIDAD 1

TEORÍA CELULAR

Célula, es una palabra muy sencilla pero con un gran significado en la historia de la biología. En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un microscopio primitivo, observó en un pedazo de corcho muy delgado pequeñas celdas a las cuales llamó células, hasta este momento dichas celdas no se relacionaban con la vida de las plantas, sino con el almacenamiento de ciertos "jugos". Desde aquí el microscopio comenzó a ser una herramienta esencial en el ámbito científico de la época y en el desarrollo de la biología en general. Luego, muchos otros científicos en otros países durante diecisiete décadas y utilizando el microscopio, lograron perfeccionar el diseño de este instrumento lo que permitió una mejor visualización de las células.

 POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR

•Todo en los seres vivos está compuesto por células, o bien por sus productos de secreción. Los organismos pueden tener una sola célula (unicelulares) o más (pluricelulares).

•Todos los seres vivos tienen su origen en las células. Éstas no surgen de manera espontánea, sino que proceden de otras anteriores.

•Todas las funciones vitales ocurren dentro de las células o en su entorno inmediato. La célula es la unidad fisiológica de la vida.

•Cada célula contiene información genética completa, lo que permite la transmisión hereditaria generación a generación.

2. ACTIVIDAD 2

DETERMINE QUÉ RELACIÓN TIENE LA SIGUIENTE GRÁFICA CON LA FORMA DE VIDA DE LAS PLANTAS Y LOS ANIMALES:

3. ACTIVIDAD 3

OBSERVAR LOS SIGUIENTES VÍDEOS:

4. ACTIVIDAD 4

PREGUNTAS SOBRE DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS VEGETALES Y ANIMALES

Para responder las siguientes preguntas debe asociarlas con la función de los orgánulos explicados en clase.

1.¿Por qué la madera dura más tiempo en descomponerse que el tejido animal?

2.Explique por qué razón los vegetales necesitan tener vacuolas mucho más grandes que los animales.

3.En las células animales hay una mayor cantidad de lisosomas, ¿Por qué crees que esto ocurre?

4.Qué es lo que permite que las células vegetales sean autótrofas y las animales heterótrofas.

5. ACTIVIDAD 5

Las moléculas que forman los Seres vivos pueden clasificarse en:

-          Inorgánicas: agua, sales minerales y algunos gases.

-          Orgánicas: Hidratos de carbono, Lípidos, Proteínas y Ácidos nucleicos.

Todas estas biomoléculas están organizadas en unas unidades superiores que son las células. Una célula es un recipiente, un recinto cerrado en cuyo interior se realizan las secuencias de reacciones químicas necesarias para la vida.

Una célula es un sistema capaz de mantener la concentración de algunas sustancias lo suficientemente alta como para que puedan producirse los procesos químicos que hacen posible que una célula realice todas sus funciones vitales. Por ello las células están rodeadas de membranas que retienen, o concentran de forma selectiva algunos compuestos químicos.

BIOMOLÉCULAS.

AGUA: La vida, tal como la conocemos, tiene lugar en disolución acuosa. Las propiedades del agua tienen un significado biológico profundo. Las estructuras de las moléculas en las que se basa la vida, las proteínas, los ácidos nucleicos, las membranas lipídicas y los hidratos de carbono complejos, son la consecuencia directa de sus interacciones con las moléculas de agua.

HIDRATOS DE CARBONO: Los carbohidratos o sacáridos (griego: Sakcharón, azúcar) son componentes esenciales de los organismos vivos y son, de hecho, la clase más abundante de las moléculas biológicas, además constituyen las principales moléculas de reserva energética que se encuentran en casi todos los seres vivos.

-        
  Funciones:

1.       Productor de energía: como azúcar y almidón (=reserva)

2.       Estructural: pared de células vegetales (celulosa)

3.       Reservorio de energía ( Hígado y músculo) de uso rápido en organismos animales, incluyendo al hombre ( glucógeno)

LÍPIDOS: Se trata de un grupo de sustancias que tienen en común el no ser solubles en agua, por lo que forman agregados: Bicapa en membranas y gotas en el citoplasma.

Se presentan como: Grasas y aceites

-          Funciones:

1.       Productor de energía y reserva de energía como grasa y aceite, ( de uso más lento que los carbohidratos)

2.       Estructural: membranas celulares forman una Bicapa (fosfolípidos) impermeable a sustancias solubles en agua.

3.       Térmica: aislante térmico.

PROTEÍNAS: Son las sustancias que componen las estructuras celulares y las herramientas que hacen posible las reacciones químicas del metabolismo celular.

-          Componentes: Aminoácidos (20 variedades distintas)

Se presentan como:

1.       Dipéptidos, ( conformados por 2 aminoácidos)

2.       Oligopéptidos ( más de 10 aminoácidos) y

3.       Proteínas ( más de 100 aminoácidos)

-          
       Funciones:

1.       Estructural: por ejemplo en la musculatura, en el tejido conjuntivo, en las membranas celulares.

2.       Enzimática (biocatalizadores) en todos los procesos metabólicos.

3.       Defensa: Inmunoglobulinas (por ejemplo en el combate de infecciones) = anticuerpos.

4.       Hormonal: (sustancias mensajeras).

5.       Receptora: detección de estímulos en la superficie celular.

ÁCIDOS NUCLEICOS: Una característica esencial de los seres vivos es su capacidad para reproducirse. Para ello cada individuo debe contener una descripción completa de sí mismo, que además ha de ser capaz de transmitir a sus descendientes para que ellos puedan construir otro individuo con esas características. A nivel celular, una célula ha de disponer de esas instrucciones para construir una réplica idéntica de sí misma. En una célula, esa información se encuentra en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN tiene la particularidad de que posee información también para hacer copias de sí mismo. Para que la información contenida en el  ADN se pueda expresar hace falta otra sustancia que es el ácido ribonucleico (ARN).

-          Constituidos por:

Nucleótidos: Adenina, guanina, citosina, tiamina y uracilo.

-          Se presentan como:

1.       Ácido desoxirribonucleico , ADN , ADN con las bases adenina, timina, citosina, guanina, siempre de doble cadena en el núcleo celular

2.       Ácido ribonucleico ARN, ARN con las bases adenina, uracilo, citosina y guanina, de cadena sencilla, solo excepcionalmente de doble cadena; como ARN-mensajero en el núcleo celular y citoplasma, como ARN-de transferencia en el citoplasma, como ARN-ribosomal en el citoplasma

-          Funciones:

1.       Almacenamiento de la información hereditaria, ADN

2.       Síntesis proteica: ARN- mensajero, ARN-de transferencia, ARN-ribosomal

Fuente: http://www2.udec.cl/~lilherna/molorganic.html

6. ACTIVIDAD 6

Transporte celular

La célula requiere de materia prima para poder funcionar. Esta materia prima se obtiene del medio externo y entra a la célula para realizar diferentes procesos metabólicos, de los cuales se generan residuos inútiles o nocivos (basura) que tienen que salir. Esto implica que las sustancias, tanto materia prima como residuos, deben atravesar la membrana celular ya sea hacia dentro o hacia afuera y a esta entrada y salida de sustancias se le llama transporte celular.

La membrana celular, presente en todos los tipos de células, está formada de una doble cadena de lípidos y proteínas. En algunos casos (como en las plantas y las bacterias), la membrana se encuentra acompañada por una pared celular. Estas membranas y paredes tienen poros que permiten que el agua, dióxido de carbono y los nutrientes pasen fácilmente.

Así entonces, las membranas cumplen la función de delimitadoras (separa la célula del medio) y porteros de las células, seleccionando y regulando la entrada y salida de materiales. Sin embargo, ¡no todos los materiales entran o salen! Las membranas tienen una propiedad conocida como permeabilidad selectiva, que les permite dejar entrar únicamente los materiales que la célula necesita y dejar salir únicamente las sustancias que la célula ya seleccionó como desecho. Esta propiedad de la membrana es muy importante, ya que le permite a la célula mantener su homeóstasis, es decir, el balance interno de la célula.

Como podrá recordar, hay dos maneras de entrar o salir de la célula: por transporte pasivo, o por transporte activo. Hablemos primero del pasivo. Se conocen como procesos de transporte pasivo aquellos que no requieren de energía para ser llevados a cabo, y son tres:

El primer tipo, llamado difusión simple es simplemente el paso de pequeñas moléculas como el oxígeno a través de la membrana, de lugares de mayor concentración a lugares de menor concentración, hasta llegar al equilibrio (la misma cantidad de partículas adentro que afuera).

El segundo tipo, tiene relación con las moléculas más grandes como la glucosa y otras azúcares, las cuales requieren de ayuda para pasar por la membrana. Las proteínas que forman la membrana abren unos canales o poros llamados canales de proteínas que permiten el paso de estas moléculas. A veces, unas proteínas llamadas proteínas portadoras atrapan la molécula de azúcar o aminoácido y la entran. Este tipo de transporte de llama difusión facilitada pues como su nombre lo indica, es facilitada o requiere la ayuda de las proteínas de la membrana.

El tercero y último método se llama osmosis, la cual es la misma difusión pero del agua. Cuando una célula se encuentra balanceada (igual concentración de agua y partículas adentro que afuera) se le llama isotónica. Pero a veces la célula se encuentra en un medio desequilibrado. En ocasiones, hay mayor concentración de partículas por fuera de la célula que dentro de ella. A esta situación se le llama hipertónica. Esto se origina porque la célula deja salir agua de su interior, con el ánimo de balancear las concentraciones de su exterior e interior. Cuando la célula pierde agua, se arruga. Esto es lo que nos sucede cuando estamos largo tiempo entre el agua, se nos arrugan los dedos pues estamos en una situación hipertónica. En otras ocasiones, sucede lo contrario, es decir, la concentración de partículas en el interior de la célula es mayor que en su medio externo. A esta situación se le conoce como hipotónica y hace que la célula deje entrar agua con el ánimo de igualar las concentraciones. Como consecuencia de ello, la célula se hincha e inclusive a veces explota.

7. ACTIVIDAD 7

Metabolismo celular.

Propiedad inherente a la materia viva que consiste en un conjunto de reacciones acopladas y simultáneas, en la que se sintetiza y degradan compuestos necesarios en los organismos. Tiene su expresión a nivel celular y de organismo.

-           Clasificación según el tipo de reacción

Las reacciones químicas pueden ser de dos tipos: catabolismo y anabolismo.

1.      1.  El catabolismo (fase destructiva)

Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja hacer una más simple.

Catabolismo es, entonces, el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas, que proceden del medio externo o de reservas internas, se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía será utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales.

o    Las reacciones catabólicas se caracterizan por:

Son reacciones degradativas, mediante ellas compuestos complejos se transforman en otros más sencillos.

Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se almacena en forma de ATP.

Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos compuestos (CO2, ácido pirúvico, etanol, etcétera).

2.       2.  El anabolismo (fase constructiva)

Reacción química para que se forme una sustancia más compleja a partir otras más simples.

Anabolismo, entonces es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.

Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.

8. ACTIVIDAD 8

Observar el siguiente vídeo:

9. ACTIVIDAD 9

Respiración celular

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP).

Tipos de respiración celular

•Respiración aeróbica. El aceptor final de electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua. La realizan la inmensa mayoría de organismos, incluidas los humanos. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos.

•Respiración anaeróbica. El aceptor final de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, más raramente una molécula orgánica. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas.

GLUCOSA

•La glucosa, libre o combinada, es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. Es la fuente primaria de síntesis de energía de las células, mediante su oxidación catabólica, y es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón y el glucógeno.

•La glucosa es uno de los tres monosacáridos dietéticos, junto con fructosa y galactosa, que se absorben directamente al torrente sanguíneo durante la digestión. Las células lo utilizan como fuente primaria de energía y es un intermediario metabólico. La glucosa es uno de los principales productos de la fotosíntesis y combustible para la respiración celular.

10. ACTIVIDAD 10

MANEJO DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA: RESPIRACIÓN CELULAR

El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR.

La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte se pierde.

La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón o leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía. Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.

Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el contrario la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimas específicas.

En segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz. Este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP).

- GLUCÓLISIS

La glucólisis, lisis o escisión de la glucosa, tiene lugar en una serie de nueve reacciones, cada una catalizada por una enzima específica, hasta formar dos moléculas de ácido pirúvico, con la producción concomitante de ATP. La ganancia neta es de dos moléculas de ATP, y dos de NADH por cada molécula de glucosa.

Las reacciones de la glucólisis se realizan en el citoplasma, como ya adelantáramos y pueden darse en condiciones anaerobias; es decir en ausencia de oxígeno.

- VÍAS ANAERÓBICAS

El ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA, los cuales ocurren en el citoplasma de las células.

A la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. Por ejemplo, las células de las levaduras pueden crecer con oxígeno o sin él. Al extraer jugos azucarados de las uvas y al almacenarlos en forma anaerobia, las células de las levaduras convierten el jugo de la fruta en vino al convertir la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota las levaduras dejan de fermentar. La formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación alcohólica.

Otras células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.

En el caso de las células musculares, la fermentación láctica, se produce como resultado de ejercicios extenuantes durante los cuales el aporte de oxígeno no alcanza a cubrir las necesidades del metabolismo celular. La acumulación del ácido láctico en estas células produce la sensación de cansancio muscular que muchas veces acompaña a esos ejercicios, este proceso se llama fermentación láctica.

11. ACTIVIDAD 11

Observar el siguiente vídeo:

12. ACTIVIDAD 12

LA FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis y la respiración de las plantas son dos procesos que se complementan. Aunque en ocasiones los confunden, estamos hablando de dos reacciones distintas. Una proporciona oxígeno y se alimenta gracias a una serie de transformaciones. La respiración, al igual que en el resto de los seres vivos es necesaria, aunque en las plantas, la forma de obtener oxígeno pueda parecer un tanto compleja. Sin embargo, es mucho más sencillo de lo que creemos.

Cada uno de estos procesos es vital para compensar el otro, sin el uno no existiría el segundo. Por lo tanto, ambos son necesarios para la vida de un vegetal y la del planeta.

Los vegetales precisan de los rayos ultravioletas que provienen del sol, con esta reacción transforman el dióxido de carbono que generan, en componentes orgánicos y en oxígeno.

Podemos resumir este procedimiento en cuatro partes que son las siguientes:

•La absorción: en esta fase, la raíz del vegetal se dirige y se desarrolla hacia el agua. Esta le proporciona hidratación y los minerales procedentes de la tierra.

•La circulación: todo lo que absorben las raíces fluye a través del tallo hasta alcanzar las hojas.

•La fotosíntesis: esta se lleva a cabo desde las hojas, donde la clorofila absorbe la luz solar. La luz, junto con el CO2, modifican la savia bruta en savia elaborada, la cual alimenta a la planta.

•La respiración celular: un breve resumen de lo que explicaremos a continuación, las plantas toman oxígeno y expulsan CO2 al igual que los animales, aunque de diferente manera. Este proceso se establece principalmente en las hojas y en los tallos. La respiración es continua, tanto durante el día como por la noche, aunque en el segundo caso, a falta de luz, los vegetales sólo realizan el proceso de la respiración.

Respiración celular en las plantas

Las plantas respiran a través de sus hojas y, además, para hacer la respiración el proceso es el contrario al de la fotosíntesis. En este caso, el oxígeno y la glucosa se transforman en CO2 y en agua. Posteriormente, la energía retenida procedente de los hidratos de carbono se va liberando paulatinamente.

Para la respiración celular en las plantas no se necesita la luz del sol de forma constante. Este es un proceso continuo y exotérmico (liberación de energía), mientras que en la fotosíntesis ocurre durante la luz solar y es endotérmica (precisa de energía).

Las células ubicadas en el tronco y en la raíz no tienen pigmentos fotosintéticos para poder absorber la luz. Con lo cual, los vegetales deben obtener energía a través de otros mecanismos, como las células de las hojas que sí tienen clorofila. Cuando no hay presencia solar, la energía que necesitan las células de la planta la consiguen a través de las reservas energéticas, las cuales se componen mayormente de almidón.

Para aprovechar su energía, este debe dividirse en moléculas compuestas de glucosa. Estas, a su vez, se trasladan al interior de las células donde se transforman en moléculas orgánicas. Las moléculas terminan penetrando en las mitocondrias, que es donde se desarrolla la respiración celular.

La respiración celular tiene su origen en la mitocondria y en el citoplasma de sus células.

Diferencias entre fotosíntesis y respiración celular

A modo de resumen, estas son las principales diferencias entre fotosíntesis y respiración celular de las plantas:

•La respiración, como término general, es necesaria tanto en las plantas como en los animales, en cambio, la fotosíntesis es un proceso que existe solo en las plantas.

•Durante el proceso de la respiración celular de las plantas la glucosa se transforma en energía, se produce energía, en el de la fotosíntesis se fabrican elementos con energía, es decir que se usa la energía.

•En la respiración se liberan el CO2 y el agua, mientras que en la fotosíntesis estos dos elementos, además de la luz, son necesarios para poder sintetizar la glucosa.

•En la respiración la energía se libera, mientras que en la fotosíntesis esta se acumula.