Compendio de Ciencias I-A
Biología
CAPÍTULO
01 OBJETIVOS •
Reconocer la proximidad del reino plantae
•
Valorar la utilidad práctica de la botánica
De fini ción: La Botánica (del griego botané = planta), es la parte de la biología que se ocupa del estudio de los vegetales. Di vi si ón: La botánica se divide en general, especial y aplicada A ) LA BOTÁNICA GENERAL.- Estudia los caracteres generales de las plantas. Para aclarar estos conceptos tomaremos una hoja de mandarina y veremos cómo la Botánica general estudia esta parte de la planta: •
La Citología nos muestra que esa hoja consta de una infinidad de pequeñísimas partes, llamadas células y nos instruye todo lo referente a ellas.
•
La Histología nos enseñará que esas células se agrupan y forman tejidos, y las clases de tejidos que entran en su estructura interna.
•
La Morfología nos mostrará que sus hojas son elípticas, enteras, agudas, etc.; la Anatomía nos enseñará su organización interior, a qué debe su color verde, que su interior está recorrido por infinitos canales muy pequeños, etc. La Fisiología nos dirá cómo la savia bruta, absorbida por las raíces, llega a la hoja y es allí transformada; cómo respiran los vegetales por medio de las hojas. Finalmente, la Ecología nos enseñará las adaptaciones de esa hoja, para defenderse del frío, de la sequedad o de la humedad excesiva, para recibir mayor cantidad de rayos solares, etc.
• •
B ) BOTÁNICA ESPECIAL. Es el estudio de los caracteres específicos de las diversas plantas para proceder a su clasificación; comprende también el estudio de los vegetales que existieron en otras épocas sobre la superficie de la Tierra. Se divide en: • Taxonomía, que clasifica los vegetales según las semejanzas que ofrecen. •
Fitografía, que hace la descripción de cada una de las plantas atendiendo con preferencia la forma de los órganos más importantes.
•
Fitogeografía, que estudia la distribución actual de los vegetales sobre la tierra.
•
Paleobotánica o Paleontología, que estudia los vegetales que han existido en las épocas geológicas pasadas por medio del examen de los fósiles.
129
Compendio de Ciencias I-A
Biología
C ) BOTÁNICA APLICADA. Es el estudio de la utilidad que las plantas pueden reportar al hombre desde el punto de vista de la alimentación, de la medicina y de la industria. La agricultura racional se basa en los conocimientos que de las plantas alimenticias y forrajeras le proporciona la botánica, que toma por este motivo el nombre de botánica agrícola. Estos conocimientos ha de aplicarlos el agricultor para conocer el clima y terreno que necesitan, los alimentos que prefieren, las plagas vegetales y animales que las perjudican, las épocas más apropiadas para la siembra, y no fracasar en los cultivos. Lo mismo podemos decir de la Botánica aplicada a las industrias que emplean como materias primas, productos vegetales, que tiende a conseguir mayor cantidad y mejor calidad de éstos; se denomina Botánica Industrial. La Botánica aplicada a la medicina se llama Botánica farmacéutica, rama de gran importancia para curar o aliviar las enfermedades. Aplica los conocimientos de la botánica para saber los productos medicinales que contienen esas plantas y para evitar las falsificaciones, pues casi siempre en la morfología y anatomía de la planta existen caracteres que permiten ponerlas en evidencia.
CELULA VEGETAL I I . CONCE PTOS G ENERALES a. Ci tol ogí a: Proviene de dos voces griegas: citos = célula; y logos = tratado. Según el criterio tradicional es la rama de la Botánica General que estudia la forma, estructura y funcionalidad de la célula. b . Teoría Celular Las primeras observaciones de las células fueron hechas por Leeuwenhoeck pero no se le dio crédito. Tanta extrañeza causaba que, cuando más tarde Roberto Hooke (1665) reveló la existencia de los seres microscópicos, ante la Sociedad Real de Londres, tuvo que llevar su microscopio y hacérselos ver para que se convencieran. Dicho descubrimiento produjo gran entusiasmo y mucho se dedicaron con afán, ayudados de lentes primitivos, al estudio de los vegetales. El mismo Hooke (1665) observó que estaban formadas por pequeñas cavidades o celdillas, que llamó células. Se distinguieron también en esos trabajos Grew (1672) y Malpighi, quien comprobó la presencia de células en muchos vegetales. En los comienzos del siglo pasado, numerosos hombres de ciencia multiplicaron las investigaciones y comprobaciones al respecto, lo que dio origen a la Teoría Celular Vegetal de Matías Schleiden en 1838, en la cual se admite que todos los vegetales están formados por células. Al año siguiente, Schwann la hizo extensiva a los animales. Para comprobar si realmente la célula debía considerarse como unidad anatómica - fisiológica, o si debían tomar como tales a elementos más pequeños, se han efectuado numerosos experimentos de merotomía, que consiste en fragmentar células vivas; se ha podido observar así que la parte de la célula que contiene el núcleo sigue viviendo y la otra muere; en cuanto al núcleo sin ninguna porción de protoplasma tampoco puede existir, llegándose a la conclusión de que tanto el citoplasma como el carioplasma son indispensables y se complementan mutuamente, formando una unidad fisiológica. Además, como la célula es el último elemento capaz de llevar vida independiente y de reproducirse, realizando los atributos de la vida, debe considerarse también como unidad biológica, de modo que llamaremos organismo o ser unicelular al que consta de uno solo de estos elementos y pluricelular al formado por varios. Por lo tanto, la célula es el elemento fundamental de todos los seres organizados.
130
Compendio de Ciencias I-A
Biología
CÉLULA VEGETAL Conceptos: • Célula es una porción de protoplasma provista de núcleo (célula eucariota) • Protoplasma es la sustancia fundamental y única de los seres vivos, capaz de los atributos de la vida: nacer, crecer, reproducirse. • Roberto Hooke (inglés, en 1665) reveló al mundo científico la existencia de estos seres vivos (células)
I I . DESCRIPCIÓN DE LA CÉLULA A . TAMAÑO : (1) Microscópicas unidad
:
micrómetro
símbolo
:
µm
equivalencia :
0.001 mm.
E je mpl os: • Euglena gracilis (protozoario)
:
• Trypanosoma cruzi (protozoario) :
100µm 1 - 15µm
• Eritrocitos Hematies (glóbulos rojos eritros = rojo; citos = célula)
:
7.5µm
• Leucocitos (leukon = incoloro; citos = célula)
: 8 - 20µm
(2)Ma croc óspi ca s • Porospora gigantea (protozoarios):
35 - 100mm.
• Fibra Muscular
:
5.mm.
• Huevo de ave (yema)
:
3.5cm.
131
Compendio de Ciencias I-A
Biología
B . FORMA (1) Amorfas o Inestables
Amebas (protozoarios)
Isodiamétricas
Célula epidérmica Célula suberosa
Planas
(2) Polimorfas o Estables
Parénquimas Adipocito (célula de tejidos grasos) Ovulo
Largas
Fusiformes (forma de huso)
Fibra vegetal Fibra muscular lisa
Cilíndricas
Fibra muscular cardiaca Fibra muscular estriada
Neuronas (célula nerviosa)
Monopolar Bipolar Multipolar (polo = extremo)
Irregulares Fibroblastos (célula muscular)
CÉLULAS POLIÉDRICAS Médula de sauco
CÉLULA ROMBOIDEA Epidermis de Jacinto
FIBRA
NEURONA
FORMAS DE CÉLULAS POLIMORFAS
C . TIPOS DE CÉLULAS Considerando la estructura del cuerpo celular, existen dos tipos de células denominadas: -
Células Procarióticas
-
Células Eucarióticas
(1)Célula Procariótica Son consideradas como las más primitivas y menos evolucionadas, se pueden hallar en bacterias y algas verde azuladas o cianofitas (reino monera). Estas células se caracterizan porque: -
Carecen totalmente de núcleo.
-
El material genético se encuentra libre en el citoplasma y está representado por un solo ADN (Ácido Desoxirribonucleico) de tipo circular.
132
En el citoplasma se puede hallar zonas blanquecinas denominadas nucleoides.
Compendio de Ciencias I-A
Biología
-
Poseen ribosomas de 70s. (unidades de sedimentación), tienen mesosomas encargadas de la respiración.
-
Carecen del sistema de endomembranas, es decir, que no poseen carioteca o membrana nuclear, retículo endoplasmático, complejo de Golgi ni lisosoma.
-
La reproducción en este tipo de célula es amiótica, se realiza en forma asexual directa, generalmente por bipartición transversal.
-
Ejemplo: Una bacteria
Célula Procariótica (2)Célula Eucariótica Son las más evolucionadas, se encuentran en animales y vegetales, y se caracterizan porque: -
Poseen núcleo, el que se encuentra limitado por la carioteca o membrana nuclear.
-
El material genético se encuentra en el núcleo y está representado por las fibras de cromatina que forman la red cromática o red nuclear (célula interfásica). Cuando la célula está en proceso de reproducción, la cromatina se condensa y da lugar a la formación de los cromosomas.
-
Posee ribosomas de 80s. (unidades de sedimentación) asociados al retículo o libres en el citoplasma, son ricos en ARN (Acido ribonucleico) e importantes para la síntesis proteica.
-
Las enzimas respiratorias se encuentran en unos organelos denominadas Mitocondrias.
-
Poseen sistema de endomembranas, es decir, que se puede localizar retículo, complejo de Golgi y lisosomas.
-
La reproducción es asexual indirecta (con mitosis), o de tipo sexual.
-
Ejemplo: Una célula animal Una célula vegetal
Célula
Eucariótica Vegetal
133
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Estructuras
Procariotas
Eucariotas
Membrana Celular Pared Celular Ribosomas Retículo Endoplasmático Aparato de Golgi Vacuolas Mitocondrias Plastidios Centrosoma Membrana nuclear
ESTRUCTURA
CELULAR
Toda célula eucariota, presenta 4 partes principales: A) Envoltura celular
B) Membrana Citoplasmática
C)
Citoplasma
D)
Núcleo
A . ENVOLTURA CELULAR Estructura secretada por el aparato de Golgi y de naturaleza principalmente glucosídica. En las células vegetales se denomina pared celular, mientras que en los animales se conoce como glucocalix. 1 ) PARED CE LUL AR Envoltura compuesta principalmente por celulosa. Brinda rigidez, protección y determina la forma de la célula vegetal. Presenta 3 capas: pared primaria, pared secundaria y pared terciaria. a. Pared Primaria: Se encuentra después de la laminilla media. Está compuesta principalmente por hemicelulosa (polisacárido), constituidos por xilanos unidos entre sí por enlaces: β ,1 → 4. Posee cadenas laterales de arabinosa. En la pared primaria también existen filamentos de celulosa. b . Pared Secundaria: Se encuentra después de la pared primaria. Es la capa más gruesa de la pared celular y está compuesta principalmente por celulosa. La celulosa, es un polisacárido compuesto por glucosas unidas entre sí por enlaces β ,1 → 4. La unión de 100 filamentos de celulosa forman un cordón micelar o fibrilar. De 15 a 20 fibrillas forman una microfibrilla. Las microfibrillas están unidas por hemicelulosa. c . Pared terciaria: Se encuentra en contacto con la membrana citoplasmática. Su composición es variable pudiendo contener: lignina, suberina, cutina, extensina y minerales.
Las células vegetales adyacentes están unidas mediante puentes citoplasmáticos que reciben el nombre de plasmodermos. Estos atraviesan los poros de la pared celular comunicando el citoplasma de células vecinas. La pared celular aparte de celulosa también contiene lignina. 2 ) G LUC O C ÁLIX Llamada también cubierta celular o lámina externa. Es una envoltura compuesta por azúcares de cadenas cortas (oligosacáridos). Ubicada sobre la membrana celular de células animales y de los protozoarios. Funciones atribuidas al glucocálix: – Proporciona protección mecánica a las células – Permite la adhesión celular entre células o entre células y un sustrato orgánico. – Participa en el reconocimiento celular.
134
Compendio de Ciencias I-A
Biología
El contacto de células controla la proliferación de células ESTRUCTURA
Glucocálix
FUNCIÓN
EJEMPLO
Reconocimiento Celular
Grupo Sanguíneo (A, B)
Adhesión Celular
Células epiteliales unidas al ovocito
B . M EM BR ANA CE LUL AR : También llamado ectoplasto, citolema, plasmolema. Es una lámina biológica considerada como un agregado supramolecular heterogeneo lipoprotéico, cuyo origen se le puede atribuir al trabajo de secreción del golgisoma. Composición química: • Proteínas (52–60%) del tipo globulares. • Lípidos (30–40%) son moléculas anfipáticas Cabeza (hidrófilo) Cola (hidrófobo)
•
Glúcidos (5 – 8%) glucosa, galactosa, etc.
Estructura de la membrana: • Modelo de Davson–Danielli–Robertson (modelo de la Tricapa) Capa externa Capa media Capa interna
•
Modelo S.J. Singer – G. Nicholson (mosaico fluido) 1972 Glucosa Doble capa de fosfolípidos Proteína
Importancia de la membrana • Da forma a la célula • Protege a la célula • Transporte: permite el intercambio de materiales. • Muchas proteinas actuan como receptores Intercambio de materiales Pueden ser por la bicapa lípidica o por las proteínas, ocurre pasivamente o activamente.
135
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Transporte Pasivo
Transporte Activo
- Hay gasto de energía. - No gastos de energía - Movimiento a favor de la gradiente - Movimiento en contra de la gradiente. (de ↑ [ ] a ↓ [ ] ). - Tipos: mediante bomba, en masa. - Puede ser: Difusión simple (osmosis, dialisis), difusión facilitada. O2 -
H2 O
Proteína Transp.
#[ ]
Gradiente de concentración Difusión Simple
Difusión facilitada
TRANSPORTE PASIVO
ADP
ATP
#[ ]
TRANSPORTE ACTIVO
2 ) MODIFIC ACIO NES DE L A PARED Se conoce como modificaciones de la pared a toda alteración que sufre la estructura normal debido a impregnaciones de productos protoplasmáticos o de sales minerales ganadas al medio ambiente. La célula puede modificar la estructura de su pared con finalidad de poder desempeñar funciones especiales; entre las principales modificaciones tenemos la lignificación, suberificación, mineralización y cutinización. a) Lignificación: Esta modificación tiene su origen en un producto protoplasmático denominado Lignina, el que al concentrarse en la pared permite un engrosamiento adicional que da lugar a la ganancia de dureza y pérdida de flexibilidad. La lignificación normalmente es total, lo que ocasiona la muerte de la célula (o citólisis); estas células lignificadas llegarán a formar parte de tejidos mecánicos o de soporte. Las células lignificadas tienen paredes muy resistentes y constituyen el verdadero esqueleto de sostén del vegetal, forman la madera, el hueso de las frutas, etc.
Lignificación de la célula
b.
Pared Lignificada
Cavidad vacía de protoplasma
Célula esclerosa con protoplasma y núcleo
Sub erfi caci ón Esta modificación se debe a un producto protoplasmático denominado Suberina que al concentrarse a nivel de la pared forma una capa denominada súber o corcho impermeable para lípidos, líquidos y gases. Normalmente la célula muere, pero llegará a formar parte del tejido suberoso.
136
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Suberificación de la célula
Suberina, sustancia de composición y propiedades parecidas a la cutina. Las células superficiales del tallo y de las raíces suberifican toda la membrana, lo que provoca la muerte del protoplasma; dichas células constituyen el súber o corcho. En ciertos casos forma capas de bastante espesor, como en el alcornoque, roble, quebracho, etc. c.
Cuti ni za ci ón Esta modificación se observa en las células del tejido epidérmico, se debe a un producto protoplasmático denominado Cutina, sustancia de consistencia cerosa que se deposita únicamente en el borde libre de la célula, con la finalidad de evitar la pérdida de líquidos por acción de la temperatura. Cutícula
Capa Cuticular
Cutinización de la célula
Células coloreados por la clorofila
d.
Células externas, con sus membranas cutinizadas Gel ificac ión Es un fenómeno por el cual la membrana de las células superficiales de algunas plantas o semillas, en contacto con el agua, se hincha, formando una especie de gelatina o goma. Ej.: Semilla de lino y raíces de malvavisco en agua caliente. El agua Agar - agar (alga marina, viscosa, de la cual se sacan substancias nutritivas).
e.
Cerificación.- Para hacerse más impermeables algunas células epidérmicas, a la cutina agregan cera que se acumula sobre algunas hojas, frutas......... (ciruelas, uvas), presentándose bajo la forma de un polvo muy tenue y de color blanco azulado o de pelitos microscópicos. Ordinariamente la cantidad de cera es pequeña; pero a veces es tan abundante que puede ser explotada con fines industriales, como la cera de la palmera de los Andes (Ceraxylon andicola).
Cistolito Cristales de Carbonato de calcio (Higuera)
Cristales de oxalato de calcio (Begonia)
Ráfides de oxalato de calcio (Acedera)
Substancias minerales en las células vegetales
137
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Mineralización.- Es la incrustación de sales de sílice o de calcio. Es notable la dureza que comunican a los tallos del trigo. Merecen citarse los cistolitos (higo); algunas algas: coralina, diatomeas, etc. Cada una de estas transformaciones e incrustaciones se puede reconocer mediante reactivos químicos o colorantes. La fucsina, por ej., tiñe de rosa la cutina, la suberina y la lignina.
I . Problema desarrollado 1. Explica en forma concreta, ¿Cuáles son las bases de la teoría celular? R E SO LUC I O N Sabemos que, en 1838 los científicos alemanes, Schleiden y Schwann, Botánico y Zoólogo respectivamente, formularon la generalización conocida como teoría celular en la que afirman que : “Los cuerpos de todas las plantas y animales están formados de células” y que “solo pueden aparecer nuevas células por división de las preexistentes”. Asimismo esta teoría incluye el concepto de que la célula es la unidad fundamental, tanto de función como de estructura, el fragmento más diminuto que muestra todas las características de las cosas vivas. En conclusión, de todo lo anteriormente expuesto podemos afirmar que, los sillares de construcción de todo sistema biológico son las células, y que nuestra existencia está sustentada en ellas. I I . Problema por desarrollar Tomando como modelo el ensayo anterior, responde en tu cuaderno del curso la siguiente pregunta cuidando tu ortografía, caligrafía y construcción gramatical. Describe en forma analítica la estructura de la pared celular. TA R E A DIAR IA 1.
2.
Mediante un cuadro comparativo indica las diferencias entre las células procariótica y eucariótica. Utilizando un esquema describe la estructura de la pared celular.
3.
En que consiste la mineralización de la pared celular y que importancia tiene.
4.
Enuncia los postulados de la teoría celular.
5.
Elabora un mapa conceptual sobre la división de la Botánica.
1.
¿De qué manera las células vegetales pueden intercambiar sustancias entre sí? Rpta.: .......................................................
4.
¿Qué funciones cumple la pared de las células vegetales? Rpta.: .......................................................
2.
¿Mediante qué mecanismo el agua ingresa a las células? Rpta.: .......................................................
5.
¿Qué funciones cumple la pared de las células vegetales? Rpta.: .......................................................
3.
¿En qué se diferencian las envolturas de las células vegetales con las envolturas de las células animales? Rpta.: .......................................................
6.
Mediante un cuadro comparativo establezca las diferencias entre la célula procariótica y eucariótica. Rpta.: .......................................................
138
Compendio de Ciencias I-A 7.
Describe el modelo de membrana llamado Mosaico fluido. Rpta.: .......................................................
8.
Elabora una línea de tiempo del desarrollo de la teoría celular. Rpta.: ....................................................... Indica las diferencias entre transporte activo y pasivo. Rpta.: .......................................................
9.
10. ¿Qué ocurre en la Gelificación? Rpta.: ....................................................... 11. ¿Qué características diferenciales presenta la célula procariótica?. Rpta.: ....................................................... 12. ¿Qué papel cumplen las mitocondrias?. Rpta.: ....................................................... 13. ¿Qué estudia la Taxonomía?. Rpta.: .......................................................
1.
2.
3.
Todas son características de la célula eucariótica menos una: A) posee ribosomas 70s B) el ADN se encuentra en el núcleo C) posee sistema de endomembranas D) poseen núcleo E) las enzimas respiratorias se encuentran en las mitocondrias. Las células vegetales se unen en un tejido mediante: A) desmosomas B) plasmodesmos C) punteaduras D) A y B E) B y C Todas son características del Glucocalix excepto una: A) proporciona protección mecánica B) permite la unión entre células
Biología 14 . ¿Qué importancia tiene la Botánica aplicada?. Rpta.: ....................................................... 15 . ¿Qué estudian la Fitografía y la Paleobotánica?. Rpta.: ....................................................... 16 . Enseña que las células se agrupan y forman tejidos: Rpta.: ....................................................... 17 . Enunciaron la teoría celular Rpta.: ....................................................... 18 . Consiste en fragmentar una célula viva: Rpta.: ....................................................... 19 . Todas son características de una célula procariótica, excepto: Rpta.: ....................................................... 20 . La célula eucariótica es propia de: Rpta.: .......................................................
C) D) E)
participa en el reconocimiento celular tiene celulosa en su composición está compuesta de celulosa
4.
La membrana celular es importante porque: A) da forma a la célula B) permite el intercambio de materiales C) protege a la célula D) sus proteínas actúan como receptores E) T.A.
5.
La lignificación consiste en: A) ganancia de dureza B) pérdida de flexibilidad C) concentración de lignina D) A, B y C E) C y D
139
Compendio de Ciencias I-A CAPÍTULO
Biología
02
OBJETIVOS: • Conocer, analizar y explicar los componentes citoplasmáticos • Valorar la función de los plastidios
CITOPLASMA I. HISTORIA Descubierto por Dujardin I I . IMP O R TAN C I A Región fundamental de la célula donde se lleva a cabo el metabolismo celular. – Respiración celular Metabolismo – Fotosíntesis – Elaboración de hormonas celular – Síntesis de proteínas II I. UBI C A C I Ó N Comprendido entre la membrana celular y karioteca. (membrana nuclear) M.C. Citoplasma
M.N.
El citoplasma no presenta una consistencia homogénea; puede cambiar de estado físico pasando de un estado plasmático (más líquido que sólido) a un estado conocido como plasmagel (más sólido que líquido) o viceversa. IV. PR O P IE DA DE S - Incoloro - Translúcida - Refringente - Viscosa - Efecto de Tyndall: fenómeno óptico, donde los rayos luminosos son refractados en el coloide. - Movimiento Browniano: movimiento caótico en forma de zig–zag que presentan las micelas debido a la presencia de la misma carga eléctrica.
140
Compendio de Ciencias I-A
Biología
V. CITO ESQUELETO Constituido por estructuras alargadas de naturaleza proteica. Forma el endoesqueleto celular. Citoesqueleto
– Microtúbulos – Microfilamento – Filamentos intermediarios
Función • Da forma y cierta rigidez a la célula • Forma centriolos, cilios, flagelos, huso acromático. VI.MO R F O PL AS M A – Citoplasma figurado – Estructura definidas flotantes en el hialoplasma ORGANOIDES – Vital – No membrana
– Ribosoma – Centrosoma (Célula animal) – Cilios – Flagelos
2 membrana
COMPONENTES
ORGANELAS – Vital – Si membrana
– Mitocondria – Plastidio (Célula vegetal)
Citosoma 1 membrana
– Lisosoma – Peroxisoma – Glioxisoma (Célula Vegetal)
Vacuola (Célula vegetal) SIST. DE ENDOMEMBRANAS – Vital – Si membrana
– Aparato de Golgi – Retículo endoplasmático – Karioteca
INCLUSIONES – No vital
esferitas de aceite
membrana celular
Almidón
membrana nuclear linina o acromalina
plástidos
cromatina
casquete polar núcleo
Núcleo
Citoplasma
Vacúola utrículo primordial
jugo nuclear nucleolo citoplasma
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA VEGETAL
141
Compendio de Ciencias I-A
Biología
1. Organoides NOMBRE
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Ribosoma
Constituido por 2 subunidades: mayor y menor. Presentan ARN y proteínas
Participa activamente en la lectura del ARNm, sintesis de proteínas.
Centrosoma
- Par de cilindros - Huecos formados por microtúbulos.
Forma el huso acromático durante la división celular mitótica y meiótica.
Cilios
Proyecciones cortas y numerosas, cubierta por la membrana plasmática
Locomoción de organismos unicelulares como el paramecium.
Flagelos
Proyecciones largas y escasas en número, cubierta por la membrana plasmática
Locomoción de algunos organismos unicelulares. Ejm. espermatozoides.
2. Organelas : con doble membrana NOMBRE
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Doble membrana, la interna forma crestas (cadena respiratoria), el espacio interno matriz (ciclo de Kcrebs)
Mitocondria
Doble membrana, la más importante es el cloroplasto con presencia de granas (fase luminosa), el estroma (fase oscura)
Plastidios
Respiración celular aeróbica, degradación total de moléculas combustibles para obtener energía La fotosíntesis, elabora glúcidos, lípidos y proteínas, también libera ATP
FUNCIÓN DEL LISOSOMA: AUTÓLISIS
Durante la metamorfosis del renacuajo a rana adulta, la cola desaparece conforme son digeridas sus células constituyentes y los productos son absorbidos en el animal en desarrollo. La disolución de las células de la cola es causada por enzimas digestivas lisosómicas.
3. Organelas : con una membrana NOMBRE
CITOSOM AS
142
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Lisosoma
- Membrana simple - Son polimórficos
- Digestión intra y extracelular
Peroxisoma
- Membrana simple - Presenta un nucleoide
- Degradación de Peróxido de hidrógeno (H2 O2)
Glioxisoma
- Membrana simple - Presenta matriz amorfa
- Participa en el metabolismo de lípidos a glúcidos
Vacuola
- Membrana simple denominada Tonoplasto
- Almacena sustancias - Regulador hídrico celular (vegetales)
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Cresta Matríz
Músculo
MITOCONDRIA
Tilacoide CLOROPLASTO Célula Vegetal
Planta
Estroma
3. Sistema de Endomembrana NOMBRE Rugoso Retículo Liso
ESTRUCTURA
FUNCIONES Almacenamiento y transporte de proteínas
Membrana con ribosomas adheridos Membrana sin ribosomas adheridos
Aparato de Golgi o golgisoma
Membrana de sáculos apilados unos sobre otros.
Carioteca o envoltura nuclear
Doble membrana fenestrada de poros, asociados con ribosomas
Célula
- Metabolismo de lípidos - Detoxificación celular - Síntesis y secreción de glucoproteínas, lipoproteínas, polisacáridos. - Síntesis de la pared celular vegetal. - Protege la cromatina - Permite la salida de ARN - Permite la salida de las subunidades ribosómicas.
RER
REL
Golgisona Célula
4. INCLUSIO NE S No cumplen función vital. Estructuras que por lo general proviene del metabolismo final, acumulándose y adoptando diversas formas, tamaños y composición química. Ejm. Almidón, glucógeno, melanina, gota de grasa, mucus, cristal (drusa, macla, rafidio).
Planta
Célula
143
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Los inclusiones: Se identifican como cuerpos no vivos de la célula debido a que no nacen con ella; se forman durante el desarrollo de la misma, pueden ser transitorias y no vitales, siendo importantes por facilitar el funcionamiento del cuerpo celular. O BSE RVAC IO NES: A ) Casquetes Polares Son estructuras exclusivas de células pertenecientes a vegetales superiores (los vegetales inferiores presentan centrosoma o centro celular) que pueden ser obervados únicamente durante la metafase de la división celular o mitosis. Se definen como condensaciones citoplasmáticas que se encuentran en las cercanías del núcleo de donde emigran hacia polos opuestos, se asocian con los microtúbulos, que a su vez forman al huso nuclear, constituyéndose de esta manera el aparato mitótico. El aparato mitótico va a tener por función dirigir la separación cromosómica durante la reproducción celular. B ) Pl asti di os Son organelos exclusivos de células vegetales que se hallan normalmente en estado de suspensión en la periferia de la porción endoplasmática; su forma puede ser cilíndrica, ovoide, lenticular y en algunos casos puede tener aspecto de espiral (espirogira). Este organelo es importante en la estructura de la planta debido a que le da color y la capacita para que pueda desempeñar funciones especiales.
(a)
(b ) (c ) (d)
Estructura de un cloroplasto: Los elementos componentes del cloroplasto se encuentran cohesionados de tal forman que presenta la estructura siguiente: Membranas envolventes: Son las partes que se encargan de limitar al cuerpo del plastidio, separan el citoplasma del espacio interno del plasto y normalmente es de naturaleza lipoproteica; es decir, debido a la presencia de una membrana externa, o membrana propiamente dicha, y de una membrana interna conocida como membranela. Estroma: Es el espacio que encierra el plasto; si se trata de uno con función de reserva, puede contener gotas de aceite y granos de almidones; pero si se trata de uno con capacidad fotosintética, se encargará de distribuir en forma equitativa la energía radiante o luminosa. Lamela: Es la reunión de todas las laminillas paralelas, las cuales dividen al estroma; se fijan en la membranela y sirven de base para el elemento granular y pigmentario. Grana: Resulta de la reunión total del elemento granular o pigmentario, se ubican en las laminillas paralelas y presentan como unidad a un tilacoide; estos granos son ricos en clorofila.
Estructura de un cloroplasto
Clasificación de plastos Según el color que toman los plástidos se dividen en: a) cloroplastos b) cromoplastos c) leucoplastos a) Cloroplastos: son plástidos impregnados de una substancia verde llamada clorofila. Se desarrollan en los tejidos expuestos a la luz solar y dan a las plantas un color verde característico. encuentran en casi todos los vegetales.
Se
b ) Cromoplastos: Son plástidos coloreados que provienen de la transformación de los cloroplastos. Las principales substancias que se encuentran en los cromoplastos son: la xantófila de color amarillo y la caroteno de color rojo anaranjado. c ) Leucoplastos: Son plástidos incoloros que se encuentran en las células privadas de luz solar. granos de almidón y sirven de depósitos a las materias de reserva o de defensa.
144
Forman los
Compendio de Ciencias I-A
Biología
AC TI VI DA D 1. En los espacios en blanco, anota en una de las estructuras celulares finalmente colorea la célula
2. Observa y responde: a) ¿Es una célula procariota o eucariota?
¿Por qué?
b) ¿Es una célula animal o vegetal? ¿Por qué?
I . Problema desarrollado 1. Explica en forma objetiva ¿Cómo se conserva la forma de una célula cuando está entre las demás células de un tejido, sin sufrir deformaciones?. R E SO LUC I O N Es cierto que una célula componente de un tejido se encuentra sometida a la enorme presión que ejercen las demás células sin que esta o ninguna de ellas se deforme ni quede aplastada o reviente, la explicación la encontramos en la dureza y la consistencia de la pared celular en las células vegetales debidas a la composición química de estas que contienen: celulosa, hemicelulosa, pectina y lignina, componentes que organizados convenientemente, generan una estructura de gran estabilidad y resistencia capaz de resistir cualquier presión. En el caso de la célula animal el problema es resuelto por el Citoesqueleto, estructura constituida por una red de micotúbulos, microfilamentos y filamentos intermediarios, compuestos por proteínas como la tubulina, actina o misosina las que van a evitar que la célula que componen un tejido, se deformen o se destruyan como consecuencia de la presión de las demás células. I I . Problema por desarrollar Toma como modelo el ensayo anterior, en cuanto a ortografía y redacción, responden en tu cuaderno del curso: ¿Cuál es el origen y el papel de las inclusiones celulares.
145
Compendio de Ciencias I-A
Biología TA R E A DIAR IA
1.
2.
Mediante un cuadro doble entrada compare la estructura y función de los cloroplastos y las mitocondrias.
Explica las propiedades físicas del citoplasma Rpta.: .......................................................
2.
¿Cómo está constituido el citoesqueleto y qué función cumple? Rpta.: .......................................................
3.
¿Cuál es la función de los ribosomas? Rpta.: .......................................................
4.
¿En qué consiste la autolisis y que organela interviene? Rpta.: .......................................................
6.
7.
¿Cuál es la importancia del aparato de Golgi?
4.
¿A qué se llaman organelas semiautónomas? Fundamenta tu respuesta.
5.
¿Qué estructuras del morfoplasma no cumplen ninguna función vital.
Describa los citosomas indicando su función.
1.
5.
3.
¿Qué características presenta el peroxisoma y que papel cumple en la célula? Rpta.: ....................................................... ¿Cómo se originan las inclusiones en la célula? Explica. Rpta.: .......................................................
11 . ¿Cómo se clasifican los plastos? Explique la función de cada uno de ellos. Rpta.: ....................................................... 12 . Mediante un esquema indique los componentes del morfoplasma. Rpta.: ....................................................... 13 . ¿Qué funciones cumple el Golgisoma y donde se origina? Rpta.: ....................................................... 14 . ¿Por qué es importante la carioteca o envoltura nuclear? Rpta.: ....................................................... 15 . Describe la estructura y función del retículo endoplásmico. Rpta.: ....................................................... 16 . Sintetiza lípidos: Rpta.: .......................................................
Explica ¿cómo? se produce la pérdida de la cola del renacuajo en su desarrollo a rana adulta. Rpta.: .......................................................
17 . Las vacuolas cumplen funciones de: Rpta.: .......................................................
8.
Indica la estructura y origen de los organoides que intervienen en la locomoción celular. Rpta.: .......................................................
18 . La célula vegetal y animal se parecen porque poseen: Rpta.: .......................................................
9.
Explique la función de los casquetes polares Rpta.: .......................................................
19 . Es el medio interno celular en el que ocurren fenómenos como la ciclosis cambios de sol a gel, etc. Rpta.: .......................................................
10. Dibuje e indique la estructura de un cloroplasto Rpta.: .......................................................
20 . La síntesis de proteínas se realiza en: Rpta.: .......................................................
146
Compendio de Ciencias I-A
1.
Presenta ribosomas adheridos a su superficie externa: A) retículo endoplasmático liso B) complejo de Golgi C) matriz citoplasmática D) retículo endoplasmático E) matriz mitocondrial
2.
Los plastidios que almacenan grasas se denominan: A) cloroplastos B) amiloplastos C) elainoplastos D) proteinoplastos E) cromoplastos
3.
En las mitocondrias se lleva a cabo A) la fosforilación oxidativa B) el transporte de solutos C) el proceso de secreción D) la digestióln celular E) la fotosíntesis
Biología
4.
Los A) B) C) D) E)
cloroplastos son los responsables de: la fotosíntesis la respiración la digestión la secreción AyC
5.
La proteína que no forma parte de los microfilamentos: A) actina B) miosina C) tubulina D) tropomiosina E) actinomiosina
147
Compendio de Ciencias I-A CAPÍTULO
Biología
03
NÚCLEO CELULAR Anteriormente hemos estudiado que la célula vegetal es una porción de protoplasma que contiene un elemento esencial llamado núcleo. Es además el más pequeño elemento anatómico fisiológico capaz de realizar los atributos de la vida. NÚCLEO es un corpúsculo brillante, esférico u ovoide, de naturaleza albuminoidea. Una célula privada de núcleo no se nutre ni se divide (reproduce), en consecuencia muere. Situación del núcleo: en la célula joven ocupa ordinariamente el centro. vacuola central, es rechazado junto con el protoplasma hacia la periferia.
En la célula adulta, al formarse la
Origen: se produce por la división de otro núcleo. Número: en general hay un solo núcleo en cada célula. Forma: suele ser redondeado, ovoide o alargado, guardando cierta relación con la forma de la célula. Estructura: El núcleo perteneciente a una célula interfásica (en momento de no reproducción) presenta: (1) Carioteca También se conoce como membrana nuclear; es de naturaleza lipoproteica, aproxiº madamente 70 A de grosor, es porosa y doble, existiendo entre ambas un espaº
cio denominado cisterna perinuclear con una luz de 100 a 150 A . Se origina por prolongación del retículo endoplasmático, y puede contener en su superficie externa cuerpos granulares llamados ribosomas.
Situación del núcleo
nucleares.
(2) Carioplasma También se identifica como nucleoplasma o jugo nuclear, constituye el contenido del núcleo y es de aspecto un tanto rugoso debido a la presencia de ribosomas
(3) Nucleolo Parte no membranosa del núcleo, puede hallarse en número de uno o más de uno, es rico en ARN y se considera como centro de la biogénesis de ribosomas. (4) Cromatina También se conoce como red cromática o red nuclear. Se encuentra formada por la reunión de fibras ricas en ADN, las cuales se hallan entrecruzadas tomando el aspecto de una malla o red; esta parte del núcleo sufre un proceso de condensación durante la reproducción, se acorta y engrosa dando lugar a la formación de cuerpos bastiformes (forma de bastón) denominadas Cromosomas. FUNCIONES ESENCIALES DE LA CÉLULA La célula tiene vida. Para mantenerla debe efectuar funciones: a) En los seres unicelulares, la única célula desempeña todas las funciones: nutrición, asimilación, respiración, defensa, reproducción, excreción....... b) En los seres pluricelulares, se produce la división del trabajo. grupo de células se adaptan para una determinada función.
148
Una célula o un Núcleo de la célula eucariótica
Compendio de Ciencias I-A
Biología
Funciones de la célula Con dos fines principales, a saber: 1) Conservación del individuo: vida de relación 2) Conservación de la especie: reproducción
La materia viva es irritable a la luz, calor, etc. El protoplasma se contrae, se mueve y presenta corrientes internas El protoplasma se nutre
Funciones esenciales de la célula
La membrana celular regula la entrada y salida de los alimentos El protoplasma crece cambiando el alimento en sustancia viva La célula respira, es decir, toma oxígeno Elimina las materias inútiles (excreción) El protoplasma se reproduce.
MODIFICACIONES DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA CÉLULA VEGETAL Una célula vegetal joven está limitada por una pared celular, formada principalmente de celulosa. Adentro de la membrana está el protoplasma en forma de una masa semi-fluida de apariencia granular hacia el centro se encuentra el núcleo. En este momento, la célula está formada, pues, de cuatro elementos principales: el protoplasma, el núcleo, la membrana y la pared. A medida que la célula envejece, sus dimensiones aumentan, el protoplasma adquiere mayor volumen, y se producen en su masa unas cavidades pequeñas que, poco a poco, crecen en tamaño: son los vacúolos llenos de un líquido claro, el jugo celular.
A B P
C
B
N N
V P
N
D
P P V P
Evolución de una célula: A. célula joven; B. y C, crecimiento;: D, célula muerta
Una vez formados, los vacúolos aumentan, se dividen y, por fin, se juntan acabando por llenar la mayor parte de la célula; el protoplasma no forma entonces más que una capa delgada aplicada a la membrana, y en comunicación con la parte que rodea el núcleo, por medio de unos filamentos más o menos delgados (trabéculas). Un poco más tarde, el núcleo también es rechazado hacia la pared de la célula, y toda la cavidad central está ocupada por el jugo celular. Por fin, el protoplasma y el núcleo desaparecen: la célula está muerta.
149
Compendio de Ciencias I-A
Biología
DIFERENCIAS ENTRE CÉLULA ANIMAL Y VEGETAL CÉLULA ANIMAL Mitocondria Citoesqueleto
Núcleo
Retículo endoplasmático
Ribosomas Centriolo Membrana plasmática
Citoplasma Peroxisoma Aparato de Golgi
CÉLULA VEGETAL Núcleo
Reticulo Endoplasmático
CÉLULA ANIMAL 1. P r e s e n t a s ó l o m e m b r a n a plasmática. 2. Carece de plastidios. 3. Carece de vacuolas. 4. Es heterótrofa, porque no fabrica sus alimentos. 5. Todas presentan centrosoma
150
Núcleo
Pared Celular Vacúolos
Lisossomos CÉLULA VEGETAL
1. Presenta membrana plasmática y celulósica. 2. Posee plastidios 3. Posee vacuolas grandes 4. Es autótrofa, porque fabrica sus alimentos 5. Carece de centrosoma, excepto las células vegetales inferiores.
Compendio de Ciencias I-A
Biología
I . Problema desarrollado Analiza en forma clara la estructura y explica función del nucleolo. R E SO LUC I O N Identificado por Fontana, presenta cuatro componentes: zona granular, fromada por gránulos de 150 a 200nm. ocupa la zona periférica del nucleolo. Zona fibrilar, formada por fibras de 50 a 100nm. ocupa la zona central del nucleolo. La matriz contiene los gránulos y fibrillas nucleolares. La cromatina asociada al nucleolo, contiene ADN. El contenido químico del nucleolo es abundante ARN y fosfoproteinas. En cuanto a función, el nucleolo, interviene en la formación de los ribosomas citoplasmáticos I I . Problema por desarrollar Tomando como modelo el ensayo anterior en cuanto a ortografía y redacción, responde en tu cuaderno: Analiza en forma concreta y objetiva la estructura y explica la función del núcleo. TA R E A DIAR IA 1.
2.
Mediante un cuadro comparativo establece las diferencias funcionales y estructurales entre la célula animal y vegetal. Elabora un mapa conceptual sobre las funciones de la célula.
3. 4.
Explica un mapa conceptual sobre las funciones de la célula. Analice la composición y funciones de la ceremonia.
5.
Mediante un esquema describa la división celular.
6.
¿Qué diferencia fundamental encuentras entre los seres unicelulares y pluricelulares, con respecto a la función celular? Rpta.: .......................................................
7.
Indica las funciones esenciales de la célula. Rpta.: .......................................................
1.
Explica ¿a qué se debe el color verde de los vegetales? Rpta.: .......................................................
2.
¿Qué estructuras celulares intervienen en la reproducción de la célula? Rpta.: .......................................................
3.
¿Qué agregado molecular se conoce como: Carioteca? Rpta.: .......................................................
8.
¿Qué cambios experimenta una célula a media que envejece? Rpta.: .......................................................
4.
¿Cuál es la composición y las características del carioplasma? Rpta.: .......................................................
9.
¿Mediante qué mecanismo la célula incorpora los nutrientes a su interior? Rpta.: .......................................................
5.
¿Qué componentes presenta la cromatina? y ¿Qué función cumple? Rpta.: .......................................................
10 . Durante la división de la célula vegetal, ¿cómo se forma la nueva pared celular? Rpta.: .......................................................
151
Compendio de Ciencias I-A
Biología
11. ¿De qué manera las células vegetales obtienen su energía? Rpta.: .......................................................
17 . En las células procarióticas La respiración se realiza en: Rpta.: .......................................................
12. ¿Qué es un diplosoma? Rpta.: .......................................................
18 . Las células vegetales a diferencia de los animales, presentan: Rpta.: .......................................................
13. ¿Qué organelas poseen su propio ADN?? Rpta.: ....................................................... 14. ¿Cómo está compuesta la cromatina? Rpta.: ....................................................... 15. ¿Los cloroplastos y mitocondrias tienen en común? Rpta.: .......................................................
19 . Entre las estructuras siguientes la que incluye a las otras es: Rpta.: ....................................................... 20 . La absorción de materia orgánica descompuesta del entorno celular corresponde a un tipo de nutrición heterótrofa denominada: Rpta.: .......................................................
16. Anabolismo es a catabolismo como: Rpta.: .......................................................
1.
2.
El oxígeno liberado por la planta durante la fotosíntesis proviene de la:
3.
La célula animal a diferencia de la vegetal, presenta:
A)
Degradación de carbohidratos
A)
pared celular
B)
Moléculas de clorofila
B)
solo membrana plasmática
C)
Hidrólisis de ATP
C)
centrosoma
D)
Molécula de CO2
D)
AyB
E)
Fotólisis del agua
E)
CyD
Durante la fase oscura de la fotosíntesis:
4.
Todas son características de la célula vegetal:
A)
se libera oxígeno
A)
presenta pared celular
B)
se recupera el CO2
B)
posee plastidios
C)
se fija el CO2
C)
posee vacuolas grandes
D)
se rompe el agua
D)
presenta glucocalix funcional
E)
N.A.
E)
carece de centrosoma
152