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3º BIOLOGÍA y GEOLOGÍA ESO En la elaboración de este libro se han tenido en cuenta las normas ortográficas establecidas por la RAE en diciembre de 2010. 3ESO BiologiaGeologia_UND 0.indd 1 15/02/11 15:25 1 El ser humano, un organismo 3 pluricelular El cuerpo humano formado por Células eucarióticas animales formadas por Membrana plasmática se agrupan formando Núcleo Citoplasma se compone de se compone de Tejidos pueden ser • Nucléolo • Ribosomas • Epitelial • Cromatina • R. endoplasmático • Conectivo • Membrana nuclear • C. Golgi • Muscular • Mitocondrias • Nervioso se asocian formando Órganos • Lisosomas • Centríolo • Citoesqueleto que forman parte de Aparatos /sistemas 1 Célula eucariota. 2 Tejido óseo. 3 Esqueleto. 4 Órganos del aparato digestivo y respiratorio. 5 Aparato circulatorio. 6 Sistema nervioso. 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 6 1 15/02/11 9:38 4 5 6 2 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 7 15/02/11 9:38 1 Concepto de célula Todos los seres vivos están constituidos por células. Algunos tan solo se componen de una (organismos unicelulares), y otros, como el ser humano, de billones de células (organismos pluricelulares). Niveles de organización de la materia La definición de célula viene expresada por uno de los principios generales más importantes en la ciencia de la biología, la teoría celular, enunciada por J. M. Schleiden y T. Schwann en 1838: «cada célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos». Nivel atómico La teoría celular es el resultado del trabajo de muchos científicos durante varios siglos de investigación. Entre los factores que contribuyeron al enunciado de esta teoría destacan la construcción del primer «microscopio» por A. Leeuwenhoek (1632-1723), las observaciones de R. Hook en la estructura del corcho, por las que dio el nombre a la célula, y las de Virchow, que le condujeron a enunciar el postulado «omnis cellula ex cellula»: «toda célula procede de otra preexistente». Nivel molecular Nivel celular Nivel tejido Nivel órgano Nivel aparato, sistema Nivel organismo Los millones de organismos que existen en nuestro planeta tienen una estructura celular muy parecida, de forma que aunque en un ser humano haya más de 250 tipos de células distintas, todas ellas comparten la misma organización interna básica, al igual que animales tan sencillos como las esponjas. Microscopia celular Los profundos conocimientos que hoy se tienen de las células han sido posibles por el extraordinario desarrollo que han experimentado las técnicas de microscopia electrónica y bioquímica. El microscopio óptico puede aumentar hasta 1.500 veces un objeto, mediante un conjunto de lentes y un haz de luz concentrada por un condensador. Se utiliza para observar estructuras celulares de tamaño micrométrico (µm). Células del tejido conectivo observadas al microscopio óptico. Microscopio óptico. Orgánulos celulares observados al microscopio electrónico. Microscopio electrónico. Para hacer visibles estructuras celulares que oscilan entre 4 y 2.000 Å (Ångstrom), se utiliza el microscopio electrónico de transmisión, que llega a aumentar la imagen hasta un millón de veces, mediante la emisión de un haz de electrones y bobinas electromagnéticas. 8 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 8 15/02/11 9:38 Actualmente, los postulados de la teoría celular son: • Todos los organismos están formados por una o más células. • La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos. • Toda célula procede por división de otra ya existente. • El material hereditario de una célula pasa de la célula madre a la hija. Desde el punto de vista de su organización interna, hay organismos formados por una célula procariota que no desarrollan un verdadero núcleo, y organismos con células eucariotas, más complejas estructural y funcionalmente, que presentan un núcleo constituido. Bacteria (célula procariota) observada con el microscopio electrónico. Las células procariotas son específicas de bacterias y cianobacterias. Las células eucariotas se encuentran formando parte del resto de seres vivos. Se cree que las células eucariotas se originaron a partir de una célula primitiva, que en un momento dado fue incorporando otras células u organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte. Generalmente, la forma de la célula se representa mediante una simple estructura ovoide o esférica; sin embargo, las células muestran una gran diversidad morfológica. Cada célula tiene la forma más adecuada para realizar una función concreta con el mínimo gasto de energía. Las células tienen tamaño microscópico,+ no son visibles por el ojo humano. El diámetro medio se encuentra entre 10 y 100 μm. Célula epitelial (20 μm) 1 mm (milímetro) = 10 –3 m 1 μm (micrómetro) o μ (micra) = 10–6 m 1 ηm (nanómetro) = 10–9 m Forma y tamaño celular Glóbulo rojo (7 μm) Equivalencia de unidades 1 Å (Ångstrom) = 10–10 m Tamaño relativo El μm es el tamaño común del diámetro de las bacterias; el Å es el diámetro del átomo de hidrógeno. Célula muscular (80 μm) Óvulo (1.000-2.000 μm) Diferentes células y sus tamaños. ACTIVIDADES 1. ¿Qué significa que la célula es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo? 2. Cita los postulados de la teoría celular. 3. ¿Cuál es la estructura que permite diferenciar las células procariotas y las eucariotas? 4. «Toda célula procede de otra». ¿Qué estructuras pasan de células madre a células hija para que ambas sean idénticas? El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 9 9 15/02/11 9:38 2 Estructura general de una célula humana Las células humanas son células eucariotas. Están formadas por una membrana plasmática, que envuelve un citoplasma con orgánulos que realizan las actividades de la célula, y un núcleo donde reside la información genética celular. Cromatina Complejo de Golgi Nucléolo Membrana nuclear Microtúbulos Centriolo Microfilamentos Mitocondria Vesículas Poro nuclear Lisosomas Retículo endoplasmático Membrana plasmática Ribosomas 2.1. Membrana plasmática La célula se aísla química y físicamente de su entorno, mediante una delgada capa de lípidos y proteínas, denominada membrana plasmática. A través de la membrana se produce un paso de sustancias (nutrientes, iones) selectivo, que está regulado por proteínas específicas. La célula detecta, por medio de las proteínas receptoras de la membrana, indicaciones químicas del ambiente para reaccionar ante ellas. ([WHULRU GHODFpOXOD )RVIROtSLGR *OXFROtSLGR ([WHULRU GHODFpOXOD &ROHVWHURO 0HPEUDQD SODVPiWLFD ,QWHULRU GHODFpOXOD 'REOHFDSD GHOtSLGRV \SURWHtQDV 3URWHtQD &,723/$60$ ,QWHULRU GHODFpOXOD La estructura de la membrana celular está formada por dos capas de lípidos, intercalada por proteínas. En su cara externa se localizan, además, glúcidos. 10 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 10 15/02/11 9:38 Propiedades de las membranas celulares Las membranas celulares, aunque son barreras entre el interior y el exterior de la célula, permiten la entrada o salida de moléculas necesarias para la vida celular. El mecanismo de transporte de sustancias es diferente según el tamaño de las partículas: • Si las moléculas son de pequeña masa molecular, se realiza por difusión o por transporte activo. Difusión O En la difusión, moléculas como CO2, O2, glucosa, se deslizan entre los lípidos de la membrana a favor de un gradiente de concentración (desde un lugar donde están fuertemente concentradas a otro donde la concentración es menor) y sin gasto de energía. O 2 2 O O 2 La ósmosis es un tipo de difusión en que el disolvente (agua) atraviesa la membrana plasmática desde una disolución diluida a otra más concentrada, de modo que se igualan las concentraciones a ambos lados. O 2 O 2 O Transporte activo En el transporte activo, las sustancias atraviesan la membrana en contra de un gradiente (desde una zona de menor concentración a otra de mayor concentración). En este proceso la célula consume energía. 2 2 Difusión del oxígeno: como la célula consume oxígeno, su concentración disminuye con respecto al medio que la rodea, de forma que, por difusión, el oxígeno del exterior se introduce en la célula. • Si las moléculas son de elevada masa molecular, se lleva a cabo por endocitosis o por exocitosis. Endocitosis Exocitosis En la endocitosis, la célula captura partículas del medio externo. La membrana celular forma una depresión que engloba las partículas. Más tarde esa depresión se separa de la membrana formando una vesícula que encierra el material ingerido. En la exocitosis, vesículas del citoplasma que contienen macromoléculas son transportadas desde el interior de la célula hasta la membrana celular, donde son vertidas al exterior. En este proceso la vesícula y la membrana se unen formando un orificio por el que se libera el contenido de la vesícula al exterior. Fluido extracelular Fusión con la membrana y liberación del contenido Vesícula de exocitosis Citoplasma Endocitosis. Exocitosis. El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 11 11 15/02/11 9:38 2.2. Los orgánulos citoplasmáticos • Retículo endoplasmático. Es un sistema de membranas intracelular que se extiende por todo el citoplasma, desde el núcleo hasta la membrana plasmática. Se compone de dos compartimentos interconectados pero de diferente función. – El retículo endoplasmático rugoso está formado por membranas que delimitan cavidades, y por vesículas. En la cara externa lleva adheridos ribosomas, gránulos que intervienen en el proceso de síntesis de proteínas. El ADN: desde la doble hélice hasta el cromosoma Doble hélice de ADN Forma de cuentas de collar de la cromatina 2 nm 11 nm – El retículo endoplasmático liso es una red de túbulos interconectados cuyas membranas se continúan con las del RER pero no llevan adheridos ribosomas. En los túbulos del REL se sintetizan lípidos. • Complejo de Golgi. Se compone de una agrupación de sacos aplanados apilados de los que salen vesículas. Se encarga de clasificar, empaquetar y transportar las sustancias procedentes del retículo endoplasmático para conducirlas a la membrana plasmática para su exportación fuera de la célula. • Lisosomas. Son vesículas formadas en el complejo de Golgi, en cuyo interior se degradan sustancias complejas en sustancias más simples. Actúan como un sistema digestivo celular. Dominios en bucle Espirales condensados 30 nm 300 nm • Vesículas. Orgánulos rodeados de membrana que almacenan y transportan sustancias. • Centriolos. Son una estructura sin membrana, constituida por dos cilindros huecos formados por tubos. Son el centro organizador de todos los microtúbulos de la célula (cilios, huso acromático). • Citoesqueleto. Conjunto de filamentos y microtúbulos de proteínas, que forman estructuras reticulares y contribuyen a dar forma a la célula. • Mitocondria. Estructuras formadas por una doble membrana donde se produce la mayor parte de la energía de la célula, en el proceso de respiración celular. Dominios condensados Cromosoma en metafase 700 nm 1.400 nm 2.3. El núcleo Es un orgánulo esférico que contiene en su interior la información genética, en forma de ADN, para regular el funcionamiento celular. Consta de una membrana doble con numerosos poros que permiten la circulación de moléculas entre el citoplasma y el interior del núcleo. El interior nuclear está formado por el nucleoplasma, que contiene el nucléolo y la cromatina. La cromatina, formada por ADN y proteínas, es una estructura fibrilar que adquiere diferentes aspectos según el momento en que se encuentre la célula. Tiene un aspecto difuso si la célula no está en división y se compacta formando los cromosomas en el proceso de división celular. La información genética que contienen los cromosomas pasa a las células hijas en el momento de la división celular. 12 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 12 15/02/11 9:38 ORGÁNULO MICROFOTOGRAFÍA FUNCIÓN Retículo endoplasmático En el retículo endoplasmático rugoso se almacenan las proteínas que se sintetizan en los ribosomas y se transportan al complejo de Golgi mediante vesículas. En el retículo endoplasmático liso se sintetizan los lípidos. Complejo de Golgi Se encarga de empaquetar y transportar sustancias que provienen del retículo endoplasmático para ser expulsadas de la célula mediante vesículas. Lisosomas Degradación de sustancias complejas en otras más simples. Centriolo Contribuyen a la separación de los cromosomas en la reproducción celular y la formación de los cilios y flagelos. Mitocondria Tiene lugar el proceso de respiración celular. Núcleo El núcleo dirige todas las actividades que se realizan en la célula, y contiene la información genética necesaria para su funcionamiento. ACTIVIDADES 5. Define el concepto de difusión y transporte activo. ¿Por qué mecanismos de transporte pasan las moléculas de baja masa molecular? ¿Y las de gran masa molecular? 6. ¿Tienen la misma estructura y función el retículo endoplasmático liso y el rugoso? 7. ¿Dónde se produce la energía que debe utilizar la célula? 8. ¿Qué papel desempeña el citoesqueleto en la célula? 9. Desde el punto de vista morfológico, ¿en qué se diferencian las membranas plasmática y nuclear? 10. ¿En qué se diferencian cromatina y cromosoma? El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 13 13 15/02/11 9:38 3 El trabajo de una célula Las células trabajan como unidades fisiológicas del organismo. El trabajo que realizan incluye procesos como: adquirir nutrientes del exterior, mantener su medio interno estable, eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo, organizar sus estructuras en el proceso de división para que el material genético se transmita a las células hijas o detectar indicaciones químicas del ambiente y reaccionar ante ellas. Este complejo funcionamiento es fruto de la acción coordinada de sus orgánulos. Una simplificación del trabajo celular es la siguiente: los nutrientes que llegan del exterior entran en la célula por endocitosis, forman vesículas, que se fusionan con los lisosomas, y comienza la digestión del material ingerido para formar compuestos más simples. Muchas de estas sustancias llegan a las mitocondrias, donde se produce la respiración celular. Ahí, los compuestos orgánicos se degradan a moléculas sencillas, liberando en este proceso la energía que contienen. Al conjunto de procesos de degradación de moléculas se le denomina catabolismo. Las células utilizan la energía que producen para sintetizar nuevas moléculas, como proteínas. En los ribosomas se fabrican proteínas a partir de sustancias simples, siguiendo instrucciones del ADN. Introducen esas moléculas en las cavidades del retículo endoplasmático, que las almacena y transporta al complejo de Golgi, donde se clasifican y empaquetan en vesículas para ser exportadas al exterior de la célula mediante exocitosis. Después, serán utilizadas en algún lugar del cuerpo. El proceso de síntesis de moléculas se denomina anabolismo. Anabolismo y catabolismo constituyen el metabolismo celular. Metabolismo celular Vesícula + alimentos Complejo de Golgi Retículo endoplasmático Aminoácidos Ribosoma ACTIVIDADES 11. Realiza un esquema del trabajo de la nutrición celular indicando qué procesos serían catabólicos y cuáles, anabólicos. 14 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 14 15/02/11 9:38 4 Los tejidos celulares Todos los seres humanos inician su vida como una célula, el cigoto. Esta célula se multiplica numerosas veces formando grupos de células, que se diferencian para adquirir determinadas funciones. En el cuerpo humano hay numerosos tipos de células, desde células que mantienen la misma capacidad que las embrionarias, las células madre, hasta las que pierden incluso la capacidad de dividirse al adquirir unas funciones muy específicas. Los tejidos son grupos de células que suelen tener un origen común, y presentan una estructura especializada en un trabajo concreto. Los principales tejidos, a partir de los cuales se forman los demás, son: epitelial, muscular, conectivo y nervioso. Tejido epitelial Con células yuxtapuestas, sin apenas sustancia intercelular, con funciones de protección, revestimiento, intercambio de sustancias y secreción. Existen dos grandes grupos de epitelio: de revestimiento (se encarga de recubrir las superficies corporales externas e internas) y glandular. Tejido muscular Con células alargadas en forma de huso, denominadas fibras musculares. Su función es la contractilidad, y permiten el movimiento de las diversas partes del cuerpo y la locomoción. Hay tres tipos de tejido muscular: liso (paredes del tubo digestivo, arterias…), esquelético estriado (músculos esqueléticos) y cardíaco o miocardio (corazón). Tejidos conectivos Agrupa un conjunto de tejidos diferentes entre sí, pero con un origen común y la función de rellenar, unir y sostener. Todos los tejidos conectivos están formados por: células, matriz y fibras. Según la naturaleza de la matriz y de las fibras, se distinguen: tejidos conjuntivos, tejidos adiposos, tejidos cartilaginosos y tejidos óseos. Tejido nervioso Formado por dos tipos de células: neuronas y neuroglía. Su función es recoger información del exterior y del interior del cuerpo, transmitirla, elaborar la respuesta adecuada y coordinar el funcionamiento del organismo. El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 15 15 15/02/11 9:38 5 Órganos y sistemas de órganos La unidad básica de la vida es la célula. De las células embrionarias derivan, tras muchas divisiones celulares y por diferenciación, los tejidos. Los tejidos que se asocian y asumen una misma función constituyen órganos. Así, el intestino está formado por células de tejido epitelial, muscular y conectivo, y todos ellos asumen la función digestiva, una función que por separado no podrían realizar. Los órganos que funcionan de forma coordinada, como un todo, se organizan en aparatos o sistemas de órganos, para desempeñar una función concreta en el organismo. Como hemos visto, en el cuerpo humano hay diferentes niveles de organización: célula, tejido, órgano, aparato y sistema. Un ejemplo de estos niveles de organización es el sistema muscular: células musculares que se agrupan formando tejido muscular y organizado en músculos y que forman parte del sistema locomotor del cuerpo humano. Para desarrollar cada una de las funciones vitales, el cuerpo humano se compone de órganos agrupados en aparatos o en sistemas. FUNCIÓN VITAL NUTRICIÓN RELACIÓN REPRODUCCIÓN APARATOS O SISTEMAS DE ÓRGANOS ENCARGADOS DE LLEVARLAS A CABO • Aparato digestivo • Aparato respiratorio • Aparato circulatorio • Aparato excretor • Órganos de los sentidos • Sistema nervioso • Sistema endocrino • Sistema locomotor • Aparato reproductor ÓRGANOS QUE LOS FORMAN • Tubo digestivo y glándulas digestivas • Vías respiratorias y pulmones • Vasos sanguíneos, linfáticos y corazón • Riñones y vías urinarias, y también intervienen pulmones, glándulas sudoríparas e hígado 16 • Órganos de los sentidos • Nervios y centros nerviosos • Glándulas endocrinas • Músculos y huesos • Gónadas • Vías genitales • Glándulas anexas UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 16 15/02/11 9:38 Organización del músculo estriado Los músculos estriados están formados por haces de células o fibras musculares. En ellas hay numerosas miofibrillas compuestas de filamentos de actina y miosina. Tejido conjuntivo Tendón Músculo Músculo estriado observado al microscopio óptico. Huesos Fibra muscular Vaso sanguíneo Tendón Miofibrilla Fibra muscular Miofibrilla Sarcómero Filamento grueso (miosina) Filamento delgado (actina) ACTIVIDADES 12. Indica los niveles de organización que integran el cerebro. 13. Indica una cualidad de un conjunto de órganos para que pueda decirse que integran un mismo aparato o sistema. 14. ¿Qué actividades conforman la función de nutrición humana? ¿Qué aparatos intervienen en este proceso? 15. ¿Qué aparatos o sistemas se encargan de captar estímulos exteriores al cuerpo? ¿Qué sistema procesa esa información? ¿Qué órganos ejecutan la información procesada? ¿De qué función vital estamos hablando? El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 17 17 15/02/11 9:38 Experiencias La investigación científica La investigación científica se utiliza para poder dar respuesta a preguntas acerca de cómo funciona la naturaleza. Para ello se emplea el método científico, que supone las etapas siguientes: • Observación del mundo natural y planteamiento de preguntas basadas en las observaciones. • Elaboración de hipótesis, que es una respuesta o explicación posible y comprobable a una pregunta planteada. Es el supuesto que se establece como base a la investigación. • Diseño y desarrollo de experiencias o conjunto de procesos que se realizan para comprobar la hipótesis, encaminado a confirmar o refutar la validez de la hipótesis enunciada. • Recogida y organización de los valores obtenidos en los experimentos realizados. • Desarrollo de deducciones basadas en el análisis de los resultados observados en las experiencias realizadas, de forma que se confirma o corrige la hipótesis inicial y se extraen las conclusiones. • Publicación de los resultados para revisión por colegas científicos. Aplica las técnicas de investigación científica a un caso concreto • Observación: Después de varios días sin regar una planta, sus hojas están marchitas. Pocas horas después de regarla se vuelven turgentes. Si se colocan guisantes secos en un vaso con agua, al cabo de un tiempo se hinchan. • Hipótesis: Este proceso es consecuencia de la ósmosis que tiende a equilibrar las concentraciones a ambos lados de una membrana. • Comprobación de la ósmosis. Diseño de la experiencia: – Material necesario: zanahoria, vaso de agua, cuchillo, cuchara, agua y azúcar. – Procedimiento: se corta en dos la zanahoria. En una de las partes se hace un agujero en el centro con un cuchillo. Se coloca la zanahoria en el vaso con el agujero hacia arriba y se añade la cuchara llena de azúcar en el agujero. Llenamos el vaso con agua alrededor de la zanahoria y esperamos dos o tres horas para comprobar el resultado. • Resultados y conclusiones: El azúcar desaparece de la zanahoria. El agua, como consecuencia de la ósmosis, fluye desde el lugar más diluido, donde hay una mayor cantidad de moléculas de agua, a una zona de menor cantidad de moléculas de agua, a través de una membrana semipermeable. El agua discurrió desde el vaso hacia las células de la zanahoria, y, de ahí, al orificio con azúcar. 18 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 18 15/02/11 9:38 Experiencias Investigación mediante el microscopio óptico Ocular Platina Revólver Tornillos de enfoque Objetivo El microscopio óptico es un instrumento de observación de cuerpos transparentes formado por: lentes, ocular y objetivos de diferentes aumentos. El aumento de cada lente está indicado por un número seguido por una X. Para saber el aumento con que se observa una preparación, se multiplica el número del objetivo por el del ocular. Así: Objetivo 40 X Ocular 15 X Aumento: 15 × 40 = 600 X Manejo del microscopio: Coloca una preparación (portaobjetos con una hoja de Elodea en una gota de agua) sobre la platina, sujetándola con las pinzas. Coloca el objetivo de menor aumento girando el revólver. La posición correcta la da el diente de retención. Gira el tornillo de enfoque grande y observa por el ocular hasta conseguir un buen enfoque. Mueve la preparación para localizar lo más interesante de la misma. Ajusta el diafragma y el condensador para procurar que entre correctamente la luz al objetivo. Baja la platina, cambia a un objetivo de mayor aumento con el revólver. Realiza la misma operación, gira el tornillo grande para alejar el tubo de la preparación y enfocar la imagen. Utiliza el tornillo de enfoque pequeño para ver con mayor nitidez la imagen. Maneja la intensidad de iluminación con el condensador. Dibuja a diferentes aumentos el objeto de la preparación y calcula su tamaño real. ¿Está nuestra mucosa bucal formada por células? • Hipótesis. ¿Está nuestra piel formada por células? • Diseño de la experiencia. Para observar estas células de la mucosa bucal, se debe realizar una preparación microscópica. Seguiremos este procedimiento: – Con el extremo romo de una espátula desechable raspamos suavemente la cara interna del carrillo de la boca. – En el centro de un portaobjetos colocamos una gota de agua. Depositamos el producto extraído con la espátula en la gota de agua y lo extendemos sobre el portaobjetos. – Dejamos secar al aire y añadimos unas gotas de azul de metileno, que tiñe los núcleos de las células. – Después de un minuto ponemos la preparación bajo el grifo y lavamos suavemente para eliminar el colorante sobrante. X X X – Colocamos un cubreobjetos y observamos la preparación a diferentes aumentos. • Resultados y conclusiones. Dibujamos las células que aparecen, reconociendo estructuras celulares: núcleo, citoplasma, membrana. Según el número de aumentos, calcula el tamaño. Nuestra piel está formada por células del tejido epitelial que están en continua renovación. Las células superficiales son sustituidas por células de capas más profundas. El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 19 19 15/02/11 9:38 Recuerda 1 Contesta las siguientes cuestiones: a) ¿Qué tienen en común, desde el punto de vista estructural, un edificio de ladrillos y el cuerpo humano? b) ¿Qué orgánulos celulares contienen membrana? ¿Cuáles no? c) ¿Qué significa desplazamiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración? ¿Y en contra de un gradiente de concentración? d) ¿En qué procesos de transporte consume energía la célula? e) ¿Qué orgánulos celulares realizan procesos catabólicos? ¿Y procesos anabólicos? f) Las células musculares contienen un número de mitocondrias muy elevado; sin embargo, es muy escaso en las células del tejido epitelial. ¿A qué será debido? 2 Explica las diferencias técnicas entre un microscopio óptico y otro electrónico de transmisión. 3 Define los siguientes términos: anabolismo, catabolismo, metabolismo. Localiza 4 Nombra en tu cuaderno, cada uno de los orgánulos celulares señalados en el dibujo. 14 16 15 13 1 12 2 11 10 4 9 5 8 7 20 6 3 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 20 15/02/11 9:38 Interpreta 5 Interpreta las microfotografías de la actividad y las estructuras que forman cada uno de los orgánulos que aparecen en ellas. A. ¿Reconoces los orgánulos celulares que aparecen en estas imágenes microfotográficas? ¿Con qué microscopio se han realizado? ¿Por qué estas microfotografías no aparecen nunca en color? B. En las siguientes microfotografías y dibujos aparece una célula en diferentes momentos de su ciclo vital. ¿A qué momentos corresponde? ¿Qué estructuras nos permiten diferenciarlo? C. ¿A qué tejidos corresponden los siguientes esquemas? ¿Por qué lo has deducido? a b c d Elabora 6 Realiza un esquema. Ribosomas, retículo endoplasmático, complejo de Golgi y membrana plasmática están relacionados entre sí. Indica esta relación y las sustancias que intervienen. 7 Extrae las principales ideas de esta unidad. Para ello, sigue estas pautas: • Realiza una lectura rápida de cada uno de los apartados para tener una visión general de la unidad. • Lee detenidamente cada apartado. Busca el significado de las palabras que desconozcas. • Subraya las ideas principales tratando de comprenderlas. • Haz un esquema del apartado. Reconstruye en tu memoria el esquema tantas veces como sea necesario para recordarlo. El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 21 21 15/02/11 9:38 Panorama científico Instrumentos de observación de células Imagen observada directamente La observación de estructuras celulares presenta dos dificultades: el pequeño tamaño de los orgánulos celulares y que la mayoría de los componentes celulares son transparentes a la región visible a la luz. Esta baja absorción de la luz se debe al alto contenido en agua de la célula. La solución de estos problemas se ha llevado a cabo: • Desarrollando instrumentos con un poder de resolución cada vez mayor. Ocular • Usando colorantes que tiñan selectivamente los diferentes orgánulos celulares. Objetivo El poder de resolución (capacidad del instrumento para dar imágenes muy próximas una de otra) depende de la longitud de onda (λ) y de la apertura de la lente del objetivo. El microscopio óptico utiliza la luz visible, que tiene una longitud de onda λ = 5.500. Su límite de resolución (distancia mínima que debe existir entre dos puntos para que puedan ser diferenciados como tales) no excede los 0,25 m usando luz blanca. El aumento se debe principalmente al objetivo, que llega a 120 X. El ocular aumenta esta imagen entre 5 y 15 veces. De este modo se llega a un incremento útil del orden de 500 a 1.500 aumentos. La única manera de aumentar el poder de resolución es utilizar longitudes de onda menores. El microscopio electrónico de transmisión sustituye la luz por un haz de electrones que, en determinadas condiciones, posee unas propiedades similares a la luz, pero con menor longitud de onda, λ = 0,05. Consiste en la emisión de un haz de electrones que al pasar por una bobina electromagnética, que hace las funciones del condensador, se concentran en el plano lente objetivo y dan una imagen aumentada del objeto. De esta forma se puede llegar hasta el millón de aumentos. Sin embargo, una de las limitaciones de este instrumento es el bajo poder de penetración de los electrones; si el espesor del material es de 0,5 m, la opacidad es casi total, lo que obliga a hacer cortes del espécimen inferiores a 75 Å de espesor. El mecanismo de formación de imágenes es diferente: en el microscopio óptico la imagen se forma por la desigual absorción de luz de las diferentes zonas del objeto; en el microscopio electrónico, la formación de la imagen se debe a la dispersión de electrones al chocar con átomos del objeto. Los electrones que chocan se dispersan y caen fuera de la abertura de la lente objetivo. La imagen observada resulta de la ausencia de esos electrones. Muestra Fuente de luz Microscopio óptico Imagen sobre la pantalla fluorescente Proyector Muestra Filamento incandescente (fuente de electrones) Microscopio electrónico de transmisión PROPUESTA DE TRABAJO 1. Obtén información del texto: características de los microscopios óptico y electrónico, fuente de luz, λ, poder de resolución, ventajas, inconvenientes, utilidad en cada caso. 22 UNIDAD 1 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 22 15/02/11 9:38 Desafío científico ¿Cómo podemos conocer el tamaño real de un objeto visto al microscopio? La investigación con células, tejidos o microorganismos implica la observación de muestras macroscópicas (a simple vista o a la lupa binocular) y microscópicas. Frecuentemente se requieren dibujos que representen lo que se puede observar. Estos dibujos presentan un problema de relación entre tamaños: el dibujo hecho a partir de lo que se ve al microscopio y el tamaño real del objeto observado. El número de aumentos se obtiene multiplicando el aumento de las lentes del ocular por el del objetivo. Así, una observación con un ocular de 2,5 X y un objetivo de 10 X nos da un aumento de 10 x 2,5 = 25 aumentos. El aumento se encuen- A 1 La dificultad reside en conocer su tamaño real. ¿Cómo proceder para conocerlo? Lo más simple es determinar el diámetro del campo ocular de cada microscopio o lupa. Para ello, basta con situar sobre el plato, bajo el ocular, una regla de plástico transparente o un trozo de papel milimetrado (figuras A y B). En la figura B cada cuadrado del papel milimetrado son 0,5 mm, luego el campo ocular para este ocular y objetivo será de aproximadamente 2,5 mm. B En el microscopio, normalmente, hay tres objetivos. Calcula en tu cuaderno el valor aproximado del diámetro del campo ocular con cada uno de los tres aumentos. Aumentos de la lente del ocular 2 tra por tanto dividiendo la dimensión del objeto dibujado por la dimensión del mismo objeto en la realidad. Aumentos de la lente del objetivo Aumentos totales X 10 X4 10 × 4 = X40 X 10 X10 10 × 10 = X100 X 10 X45 10 × 45 = X450 Diámetro del campo ocular (en mm) Calcula el tamaño real de las células de la mucosa bucal en una preparación observada con el microscopio a 450X aumentos. Observa cuántas cuadrículas del papel milimetrado ocupa cada célula para cada uno de los aumentos y multiplica por 0,5 mm lo que mide cada cuadrícula de papel milimetrado (ejemplo: 0,5mm × 1/6 = x mm, etc.). El ser humano, un organismo pluricelular 3ESO BiologiaGeologia_UND 1.indd 23 23 15/02/11 9:38
