Biología I
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Biología I José Gustavo Ismael Flores Davis Clara Luz Sampieri Ramírez
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GOBERNADOR CONSTITUCIONAL DEL ESTADO DE VERACRUZ DE IGNACIO DE LA LLAVE Javier Duarte de Ochoa
SECRETARIO SECRET ARIO DE EDUCACIÓN Adolfo Mota Hernández
SUBSECRETARIA SUBSECRET ARIA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Y SUPERIOR
COORDINACIÓN GENERAL Mauro Morales Arellano
Denisse Uscanga Méndez
ASESORÍA ACADÉMICA DIRECTOR GENERAL DE BACHILLERA BACHILLERATO TO
María Inés Frías Díaz
Daniel Lugo Carrasco
SUBDIRECTORA TÉCNICA Judith Margarita Medina Zurutuza
SUBDIRECTOR DE EVALUACIÓN Y SUPERVISIÓN ESCOLAR Francisco Lima Aguirre
ASESORÍA PEDAGÓGICA Y CUIDADO DE LA EDICIÓN Beatriz Ayala García
CORRECCIÓN A. Sebastián Ocampo Goujon Alicia Mora Rodríguez
DIGITALIZACIÓN DE IMÁGENES Sofía Micol Martínez Torres
DISEÑO DE LA CUBIERT CUBIERTA A Alfonso Rebolledo Díaz
DISEÑO DE ICONOGRAFÍA Edson Rafael Hernández Acosta Primera edición: 2011
DISEÑO EDITORIAL
Derechos reservados 2011
Jenifer Jiménez Quezada
Secretaría de Educación Km. 4.5 carretera Xalapa-Veracruz Xalapa-Veracruz Xalapa-Enríquez, Ver.
FORMACIÓN
Registro en trámite
Juan Carlos Pérez Blancas
FOTÓGRAFO Nicolás de la Cruz Hernández: p. 30.
Impreso en México
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Contenido Preliminares Introducción | 26
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Reconoces Recono ces la biología como ciencia de la vida La biología biología como ciencia ciencia | 32 El campo de estudio de la biología biología | 34 Las relaciones relaciones interdisciplinarias interdisciplinarias | 34 Su relación con con la tecnología y la sociedad | 37 Niveles de organización organización de la materia materia de los seres vivos vivos | 39 El método cientíco y su aplicación aplicación | 41
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Identicas las características y componentes de los seres vivos Características distintivas distintivas de los seres vivos vivos | 55 Composición química química de los los seres vivos vivos | 57 Moléculas inorgánicas de interés biológico biológico | 59 Biomoléculas orgánicas | 60 Principales compuestos compuestos orgánicos (carbohidratos (carbohidratos)) | 62 Requerimientos de los seres vivos | 70
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Reconoces Recono ces a la célula como la unidad de la vida La célula | 81 Las células procariontes | 82 82 Endosimbiosis | 83 Las células eucariontes | 84 Teoríass sobre el origen de la vida | 89 Teoría Teoríaa de la generación espontánea | 90 Teorí Teoríaa de la panspermia o cosmozoica Teorí cosmozoica | 90 Teoríaa de la biogénesis Teorí biogénesis | 90 Teoríaa de la evolución química | 91 Teorí Concepciones actuales actuales sobre el origen de la vida | 94 Estructura y función función celular celular | 95
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Describes el metabolismo de los seres vivos Metabolismo celular | 120 Energía y seres vivos vivos | 121 Reacciones endotérmicas y exotérmicas | 122 122 El ATP ATP y la energía en las células | 122 Control de la célula en sus reacciones reacciones metabólicas metabólicas | 123 Nutrición celular | 125 Respiración | 127
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5
Valoras la biodiversidad e identicas estrategias para preservarla Virus | 141 Denición y características | 141 Criterios de clasicación | 145
Importancia de los virus | 145 Clasicación de los seres vivos (Biosistemática) | 147
Dominio bacteria (Eubacterias) | 151 Denición y características del dominio Bacteria | 151 Criterios de clasicación | 153
Importancia de las bacterias | 154 Dominio Archaea (Arqueas) | 160 Denición y características distintivas de los organismos del dominio arqueobacterias | 160 Criterios de clasicación | 161
Importancia de las Archaea | 161 Dominio Eukaria (Eucariotes) | 161 Denición y características distintivas de los organismos del dominio eukaria | 161 Criterios de clasicación | 162
Reino protista o protoctista | 162 Reino Fungi (hongos) | 176 Reino Plantae (metatas) | 181
Reino animalia | 198
Anexos Bibliografía
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Presentación La grandeza de nuestro estado sólo podrá aprovecharse si somos capaces de construir de manera conjunta un objetivo sustentado en un desarrollo que incluya a todos, y fortalezca nuestro capital humano, a nuestras familias y nuestros valores Dr. Javier Duarte de Ochoa
Gobernador Constitucional del Estado de Veracruz de Ignacio de la Llave (Plan Veracruzano de Desarrollo 2011/2016 )
La Dirección General de Bachillerato, con sus más de 40 años formando bachilleres, refrenda su vocación de servicio ante la sociedad veracruzana, reconociendo y valorando las exigencias de la actual sociedad del conocimiento, que demanda a las instituciones educativas promover –bajo las nuevas formas de aprendizaje– conocimientos que se apliquen al desarrollo de las ciencias y las humanidades. Por otro lado, conceptualiza la educación como un bien social que debe ser parte de la formación de todo mexicano y que, por lo tanto, debe incluir los saberes de nuestro extraordinario patrimonio cultural, así como proporcionar los medios para ayudar a satisfacer las necesidades sociales que afloran en nuestros pueblos y que detienen el desarrollo pleno de los mismos. El nivel educativo medio superior ha llegado a ser un factor fundamental en las exigencias de la educación moderna y globalizada, lo que se deduce de la relevancia que le han dado en estos últimos tiempos los gobiernos en el ámbito federal y estatal, a través de la implantación y operación de la Reforma Integral de la Educación Media Superior ( ). En este sentido, la Dirección General de Bachillerato, consciente de que la calidad educativa y el éxito de esta Reforma dependen directamente de la participación comprometida de todos los involucrados, ofrece a docentes y estudiantes libros de texto diseñados conforme a las características que el enfoque educativo basado en competencias ha impreso en los programas de estudio. El libro de texto como material didáctico es una guía, un apoyo que ofrece información, actividades e imágenes seleccionadas y preparadas específicamente para cada asignatura, recuperando en cada una de ellas la rica y valiosa experiencia de muchos de nuestros docentes, así como de un equipo especializado en el cuidado y la edición de libros de texto dentro de la Dirección General de Bachillerato. Queda en tus manos, compañero docente, estimado alumno y respetable padre de familia, valorar nuestra labor y desempeño plasmado en la obra que tienes en tus manos, la cual dedicamos a ustedes con el mejor de nuestros esfuerzos.
Lic. Daniel Lugo Carrasco Director general
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La RIEMS
en nuestros libros de texto La Reforma Integral de la Educación Media Superior () está orientada a reordenar, enriquecer y actualizar los planes de estudio en el país, definiendo estándares compartidos que hagan más flexible y pertinente el currículo de la Educación Media Superior. Todas las modalidades y subsistemas compartirán los primeros dos tipos de competencias (genéricas y disciplinares) en el marco del Sistema Nacional de Bachillerato (), y podrán definir el resto según sus propios objetivos. Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico.
Las competencias genéricas tienen tres características principales: son clave por su importancia y aplicación a lo largo de la vida, transversales al ser relevantes a todas las disciplinas y espacios curriculares, y transferibles por reforzar la capacidad de los estudiantes de adquirir otras competencias. En el contexto del , las competencias genéricas constituyen el perfil del egresado, siendo las que le permitirán al joven comprender el mundo e influir en éste, seguir aprendiendo de manera autónoma a lo largo de su vida, desarrollar relaciones armónicas con quienes le rodean y participar eficazmente en su vida social, profesional y política. Las competencias disciplinares básicas son los conocimientos, habilidades y actitudes asociados con las disciplinas en las que tradicionalmente se ha organizado el saber y que todo bachiller debe adquirir. Se desarrollan en el contexto de un campo disciplinar específico y permiten un dominio más profundo de éste. Las competencias genéricas y las disciplinares básicas están profundamente ligadas y su vinculación define el Marco Curricular Común (). Las ventajas del enfoque por competencias consiste en que prepara a los alumnos para desarrollarse plenamente en contextos diversos a lo largo de la vida, privilegia el aprendizaje sobre la memorización y permite que se adapten los planes y programas de estudio de manera flexible a las necesidades específicas, en un marco nacional de diversidad.
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Esta Reforma da la oportunidad de definir estándares y procesos que hacen posible la universalidad del bachillerato, con una reorientación hacia el desarrollo de competencias, que permitirán a los estudiantes desempeñarse adecuadamente compartiendo un perfil común con los elementos estratégicos para prosperar en el siglo . En este proceso de Reforma, el estado de Veracruz ha participado activamente con docentes especialistas en la selección y propuesta nacional de las competencias, y en el caso particular de la se actualizan los libros de texto bajo este enfoque. En el diseño de los libros, se integran iconos que representan cada una de las once competencias genéricas y que se insertan en las actividades propuestas por cada bloque, lo que permitirá identificar al lector la competencia a desarrollar, mismas que a continuación presentamos:
Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.
Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.
Elige y practica estilos de vida saludables.
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reexiva. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.
Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica con acciones responsables.
ReformaIntegral de Educación Media Superior 9
Conoce tu libro
Evaluación de
• Trasciendelavaloracióndecontenidosmemorísticosalevaluar aprendizajesconstituidosporcontenidosconceptuales,factuales, declarativos, ypor contenidosreferidosa loscomportamientos,valores,actitudes, habilidades,destrezasydesempeñosmanuales. • Sellevaa cabocomounacompañamientodelprocesodeaprendizaje, quetransitapor contextostantopersonalescomosituacionales. • Sebasaen evidencias–actuacionesoconstruccionesdelosalumnosrelacionadasconla(s)competencia(s)establecidas–, quepermitandeterminar elgradodeadquisicióndela competenciaylasposiblesvíasparasu plenodesarrollo. • Implicatécnicaseinstrumentosquepermitanofrecerunjuiciovalorativo integral. • Contempladiversostipos deevidencias:
competencias Concepto Laevaluaciónesunprocesosistemáticoyrigurosoderecogidade datos, demaneraquesea posibledisponerdeinformacióncontinuay significativa paraconocer lasituación, formar juiciosdevalor respectoaésta ytomar las decisionesadecuadasparaproseguir laactividadeducativa,mejorándola progresivamente.
Conocimiento Refiereacontenidos declarativos, factualesyconceptuales. Producto Aludeal aconsideracióndel productoyde lasaccionesrealizadasensu construcción. Desempeño Concierneala actuacióndelos estudiantesendeterminadas actividadesdentrodel procesoeducativo.
Todoprocesodeevaluaciónsefundamentaenunaconcepcióndeeducación oenuna posturaepistemológicaentornoal conocimiento, laenseñanzay el aprendizaje, ademásdeuna definicióndesociedad, dehombreydefamilia.
Remiteac omportamientosobservablesduranteelproceso, Actitud loscualesdeben estar encorrespondenciaconlas actitudes relacionadasconla competenciaadesarrollar.
La evaluación de competencias
Preliminares
• Secaracterizapo r ser:
• Reconocequelacompetenciaesla integracióndehabilidades,conocimientosyactitudesqueseponenen movimientopararesolver unproblemaopara actuarconvenientementeenuncontextoespecífico. • Consideraquelacompetenciasevadesarrollandoalentrar encontacto conlapropiatarea,proyecto,elaboraciónoproblema.
Evaluación de competencias Aprendizaje por proyectos
Holistica Integraconocimientos, habilidadesyactitudes enrelación conuncontexto. Permanente Presentealo largodelproceso dedesarrollode lacompetencia. Participativa Involucraalos protagonistasdelaprendizaje:alumnos, docentes,compañeros. Contextual Consideraelentornode losestudiantesy elcontextoen el quesedesarrolla lacompetencia.
Aprendizaje por
Integración de proyecto
conocimientos
valores destrezas
proyectos
Representan las competencias especícas que
debes desarrollar en cada bloque y sirven de marco rector a los saberes por trabajar.
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Situacióno Descripción Especificaciones NormatividadParticipantes Evaluación problema propósito dedesempeño delproyecto
¿Qué es? Estrategiaeducativa integral, constituidapor unaseriedeactividades enfocadasaresolverenuntiempodeterminadounproblema contextualizadoen elentorno, obien, orientadasa crear unservicio oun producto.
V en ta aj s
Relaciónde integrantes yfunciones.
Criterios paravalorar eldesempeño, la solución,
Análisisdel problema
Elaboración delproducto
Reporte
*Sedeterminael *Sepresentael Caracterísiticas problemadentro niveldeprofundidadconelque delcontexto. vanaestudiarse *Seevalúasu loscontenidos. relevanciayse discutenposibles soluciones.
*Seestablecela posiblesolucióny seponeenmarcha sudesarrollopara obtenerelservicio, productoo prototipo,según seaelcaso.
*Se caracteriza por generar mucha tensiónenlos gruposde alumnos,en virtuddela proximidadde laentrega.
Actividades
*Seestablece unasoluciónal problema. *Seestableceel plandetrabajoy rolesparagenerar elproducto.
*Elaboración deuninforme endondese documenteel proyecto, conclusionesy conocimientos adquiridos.
Métodos
Aprender haciendoa travésde unametodología: identificacióndel problema, planeación, implementaciónyevaluación.
Reglas, guíase instrucciones paradesarrollarelproyecto.
*Discusiónen tornoal problema. *Búsquedade información relevante. *Entrevistas conexpertosen elárea.
Resolución delproblema
*Evaluaciónde lasposibles manerasde resolverel problema. *Elproblema puededividirse ensubpartes paramayor detalle.
Evaluación de proyecto Sesugiereu tilizar rúbricaso listasde cotejoque considerenindicadores relacionadoscon:
Desempeño Colaboración Valores
.
Calidadde materiales
Trabajodel equipo
Conclusiones
Producto
Problema Servicio
Reporte
Desarrollo
ExposiciónCreatividad Fuentesde información
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16
Unidades de competencia
1
tiempoylaform aenquesedesarrollaal
emplear elmétodocientíficopara resolver d, laali problemasrelacionadosconlasalu tecnología, ycomprender mentaciónyla elmundoque lerodea, asícomola relación conotrasciencias queconjuntamentehan contribuidoaldesarrollode lahumanidad.
Inicio de bloque
Promueveelrespetohacialosdemásyhacialasdecisionesdemocráticas delpaís,asícomoelrespetoalosderechoshumanos.
3 E U Q O L B
• • • •
»•
A I C
Compre ndeelconceptodequímica. Reconocelosgrandesmomentosdeldesarrollodela química. Reconocelospasosdelmétodocientífico. Comunicacióndelasconclusiones.
Analizalascaracterísticasdelosvalores quepromuevelademocraciaylos principiosenquesef undamenta,asícomo su rel aciónconlosderechos humanos,
N identificandolasobligacionesdelindi E viduoparapromover su ejercicioenla T vidacotidiana. E P M O C E D D A D I N U
Saberes »
•
Conocimientos
Definelademocracia.
icas, principios y formasdelade • Identificacaracteríst mocracia. • • • •
Identificalosvaloresdelademocracia. DefinelosconceptosdeEsta dodederecho y legalidad. Identificaconceptosclavequ epermitenreconocer el derechoalavida,lapropiedad y lalibertad. Analizaelconceptodedemocraciaqu eseencuentraen elArtículo3º delaConstitucióndelosEstadosUnid os
Mexicanos. • • •
•
Reconocelosobstácul osdelademocracia:represiónso cial,ilegalida d,injusticia,crimenorgan izado,impunidad. Analizalosderechoshumanos . Identificalasprácticasant idemocráticas:imposici ónde unsistemapolítico, desigualdadeconómica, faltade respetoporelsufragio. IdentificalaDeclaració nUniversaldelosDerechosHu -
manos. •
Identificalaviolaciónalosderechoshuma nos. y violacióndelos derechoshumanos:corrupción, ilegalidad, delincuencia,
ón • Identificalasformasdeexplotaci
»Habilidades • A n a zl iay reflexionasobrelasimplicaciones delalegalidadenlasociedad. • Vinculalavidademocrática,elsistemade partidosy laparticipaciónciudadana,sobre todomedianteelsufragio. •Analizalos esfuerzosdelahumanidad, a travésdeinstitucionespúblicas,denivel nacionaleinternacional, asociacionesy organizacionesnogubernamentalesporproteger losderechoshumanos. •Vinculaelconceptode Estadodederechoy democracia. •Vinculalarelaciónentreel quehacer polític oy losderechoshumanos. •Justificalanecesidadhumanad euntrabajo digno,seguridad,justicialaboral,protección contraeldesempleoylaprotecciónal desvalido.
» S
Aplicalosdiferentes elementosde aslasactivirealizaenlos diferentescontextosen losquese
lalectoescrituraentod dadesacadémicasque
Exposicióngráficasobreacontecim ientos
democráticosyantid emocráticosdela localidad.
desenvuelve, trasconocer su procesoy utilidad.
Realizaperiódicomuralilust randolosmo mentosclavedelpaísencuantoademocr acia y antidemocraciaalolargodelsiglo y �. Debateengruposobrelosacontecimie ntos actualesdelmundo, justificandosu actuar
democráticooantide mocrático,dependiendodesuscódigosmorales. Debateengruposobresituacion esconcre -
tasenlalocalidadqueimpidenunava nce enaspectosdedemocracia . Trabajodeinvestigació ndecampoen equiposobresituacione sdiversasensu
localidad. Ensayodelas ve ntajas y desventajasde
vivir enunpaíscomoelnuestro.
Investigaciónsobreapli cacióndederechos
humanosenelmundo. Discusióngrupalsobrederechoshuman os y su realizaciónatravésdelahistoria. Trabajoenequipoejempli ficandoactosde corrupcióneilegalidadensu comunidad. Ensayosobrederechoshumanosy democ-
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raciarelacioná ndolosconlaÉtica.
» Actitudes y valores
• Colaboraenlastareasencomendadasasumi endountrabajoenequipocon equipodad. • Demuestracapacidadparatolerartodaslas opinionesy sugerirconfundamentocambios deconductasignificativosensu entorno. • Exponelosobstáculosdelademocraciay expresasusconcepcionesyvaloracionesfrente aello. • Expresalanecesidad derespetareltrabajode losdemás.
• C o n oeclas etapasdelprocesodelectura. Prelectura. Lectura. Poslectura. Contexto • I d e nitfi c alas etapasdelprocesodeescritura. Planeación. Redacción. Revisión. Reescritura. Estilo.
Diseño
sus distintas partes y agilizarán su lectura.
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Iconos
Bloques
,
Documentoescritosobrelademocraci a y
suaplicaciónenMéxico.
paz,elbienestarcomún y lasolidaridad, comoelemen tosbásicosdelosderechoshumanos.
grácos que te ayudarán a identicar con facilidad
l ti
• D esarr l l un nti r n ili y com r i . • V al or l l ci c i n l uí ic nuvi c o tidi n y n l rr ll l hu ni . • P ro u v ltr j t ic y r ni .
Practicaelproceso delecturayes critura • •
A I C • N E D • I V E E • D E A I J • C A N Z• I E D• R E N E• G R U P• S A• E D
u n l ní
• Expresalaimportanciaquetienelaquímica, ubicandolasaplicac ionesdeéstaensusactividadescotidianas. • Relacionalaquímicaconotrasciencias. • Aplicalospasosdelméto docientífico.
adicciones, prostitución. o,elconsenso, latolerancia,la • Analizaelpapeldeldiálog
Para diseñar el libro que ahora tienes en tus manos se ha tomado en cuenta una gran cantidad de factores que lo hacen una herramienta de aprendizaje visualmente práctica, útil y agradable para ti. Además, cuenta con un gran número de apoyos
M u t r ut li i n
lo r n nt l rr ll l q uí i c . nr rl c r ti l fi ni E x r c i n u í i c y l c i nc i c n l u s e r l c i n . M i n t u n c it iv i n t ci , y v lu n c nun t l c t j tr r la c r n i n l t ci ntífic .
partedesu vidacotidiana, alobservar el progresoquehatenido éstaatravés del
Identificaa laquímica comouna herramienta paralavida
debes desarrollar en cada bloque y sirven de marco rector a los saberes por trabajar.
En estas dos páginas podrás encontrar de forma rápida y clara las unidades de competencia a alcanzar, los saberes a desarrollar y una serie de preguntas guía para establecer los conocimientos previos con los que cuentas.
Elestudiantereconoce alaquímica como
Representan las competencias especícas que
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Etapas de proyecto
Objetivo
C ar ac te rí st ci as
actitudes
Determinación decriteriosde calidadquedebe cumplirel proyecto.
habilidadesaprendizaje
Descripción Breve del explicacióndel problema, objetivodel servicioo proyecto.
B1
�
B2
�
B3
�
B4
�
B5
B6
�
B7
�
B8
�
B9
�
B10
� �
• Distingueentextossencillos re lacionadoscon temasdesuinterés,lasdiferentesetapasdel procesodelecturaysuscaracterísticas. • Aplicacadaunadelas etapasdelprocesode lectura. • Practicaelprocesodeescrituraendiversos ejercicios. • Analizaelprocesodeescrituraenla redacción detextoscreativos. • Verificaelprocesodeescrituraenla redaccióndetextoscreativos.
Representaconceptualmentelas eta-
pasdelproceso delecturadeun tema. E l a b oaru n g u i ó n d e a n á sl ii s q u e s e utilicecomoguíapara elanálisisde diversostiposde lectura. Representalasetapas delprocesode escritura. Ordenaenun textoelniveld eejecu cióndelos elementosdelproceso de escritura. Redactamensajescotidianos tomando comotemasu entornosocial ycultural.
• Muestraactitudespropositivas,empátic asy creatividadalredactarsustextos. • Realizasustrabajosutilizandocorrectame nte lainformaciónquepresentaytrasmiteasus compañeros.
otras secciones B3»
Promueveelrespeto hacialosdemásy hacialasdecisiones democráticasdelpaís, asícomoelr espetoalosderechos humanos
La democracia,entendidacomounaformade organizaciónsocialcuyacaracterísticaprincipalconsisteenquelas personaselijandemaneralibre, voluntariaypacífica asusgobernanteso representantesposeetresvaloresque la alientan:ladignidad,laigualdadylalibertad.
Actividad
1.
Elaborauna definición de democracia.
2.
Presentaunejemplode democraciadirectayotro dedemocraciaindirecta.
Dignidad.
Ladignidad humana, como valoresencial, irrevocablee intransferiblede todo hombre,independientementedela condiciónsocial,económica,racial ysexual, se consideraunvalor dela democraciayconstituyelabasedetodos losderechos humanos.LaDeclaraciónUniversal delos DerechosHumanos,en suArt. 1, lo expresadelasiguientemanera:“Todoslossereshumanos nacen librese igualesen dignidadyderechosy,dotadoscomo estánde razónyconciencia,debencomportarsefraternalmenteunosconotros”.
VALORES DELA DEMOCRACIA.
Igualdad. Elreconocimientodeladignidadcomocaracterísticaesencialdelser humano, plasmadaenla DeclaraciónUniversal delos DerechosHumanos,yreconocida comounvalorquepromuevela democracia,nosllevaa identificarunsegundo valor quesepromueveapartir delasprácticasdemocráticas:laigualdad.El conceptode igualdadse entiendecomola inexistenciade discriminaciónentrelosseres humanos,independientemented esusexo,colorde piel,credoo preferenciasexual.
Actividad introductoria 1.
¿Quéentiendesporvalor?
2.
¿Dequémaneraconsiderasque poseer unconjuntode valoresayudeamejorar lavidadelser humano?
Aplicación de saberes
Eltérminodignidadhacereferenciaalvalorquecadahombreposeeporsímismoyen símismodebido alafacultadracionalqueposee, lacualles permite gozardelalibertadparallevar acaboactosresponsables.Alolargodela historia podemosencontraruna serie depensadoresqueha reflexionadosobre eltema, entrequienespodemosdestacaraGiovanniPico dellaMirandolay Kant.Enlaobrade estosautoresencontramosla ideadeque sóloaquelhombrequeseacapazde gobernarseasímismo, apartirdenormasqueemanen deél mismo, puedeser dueñode susaccionesy enconsecuenciaser librey autónomo.
Para que puedas aplicar tus conocimientos a situaciones cotidianas, así como analizar problemáticas en tu comunidad y en el mundo en general.
GiovanniPicodella Mirandola(1463-1494) fueunhum an istaype nsador delrenacimiento que escribió un ensayo tituladoDiscursosobre la dignidaddelhombre.
Un claro ejemplodelrespetoa la igualdadquetodoslos sereshumanosposeemosse encuentracontenidoenelArt.2 dela DeclaraciónUniversal delos DerechosHumanos,mismoenqueseseñala: “Todapersona tiene todoslos derechosy libertadesproclamados en esta Declaración, sindistinción algunade raza, color, sexo, idioma, religión, opiniónpolítica ode cualquier otra índole, origennacional o social, posicióneconómica, nacimiento o cualquier otra condición.
13
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B3»
Promueveelrespeto hacialosdemásy hacialasdecisiones democráticasdelpaís, asícomoel respetoalosder echoshumanos
Enlaactualidad,paraapreciarlaimportanciadelademocraciacomosistema político,ycomprenderconprofundidadsusvalores,esnecesarioestablecerel significadodeciertosconceptosconlosqueselerelacionadirectamente;tales conceptosson sociedad,poder,ley,Estado,derecho y legalidad .Sóloa través delarelaciónentreestasnocioneses posibleplantearconclaridadlanecesidaddeunEstadodederecho, queesunaformamodernadeEstado.ElEstado dederechotienesu origenenel siglo � ysurgecomoconsecuenciadel intentoporconsumarlosprincipiosdelademocraciaporpartedelosregímenes liberales,enoposicióna cualquiertipodes istemapolíticoquepromuevael autoritarismooabsolutismoenel ejerciciodelpoder.
¿Enquéámbitos delarealidad ydequé maneraobservasreflejadoel respetoal diálogoyconsenso?
El Estadodederecho, queespropio delassociedadesdemocráticascontemporáneas, adiferenciadecualquier otrotipodeEstado, actúaconformeaderechoyalmismo tiemposesometeaese mismoderecho; enestesentido, la legalidad esunelementoinherentequevalida ysostienesu autoridadfrente alosindividuosy lasinstituciones.Resultaquelaúnicamaneraposibledegarantizarlaconvivenciaarmónicaencualquiersociedadhumanaesmediante laexistenciayreconocimientodeun poderpolítico, queseinstaurecon total independenciadeinteresesparticularesode gruposqueno buscanelbien común;así, entodaslas sociedadesdesarrolladaselEstadodederechoes la organizaciónqueostentaesepoder políticocon lafinalidaddelograr elbien común.
ESTADO DEDERECHOY APEGOALALEGALIDAD
Actividad introductoria 1.
2.
3.
Enmuchosdiscursosde políticosodealgunasautoridades municipales,estatalesofederalesescuchamoslaexpresión: “enMéxiconadieestá por encima delaley”.Establecea continuaciónquéeslo queentiendestú porestafrase:
Datos alternos
A un costado de cada página encontrarás información adicional que te servirá para entender un poco más el tema que estés estudiando; por ejemplo: Biografías, Date cuenta, ¿Sabías qué...?,
BenitoMussolini (1883-1945).Gobernante italiano, fundador delfascismo, quees unaforma degobiernototalitarista, caracterizadapor ser nacionalista, antiliberaly antisocialista.
Paracomprenderelconceptode Estadode derechoesnecesario tener en cuentaciertasnocionesquenosproporcionaránunmarcoteóricodereferenciaparavislumbrarconmayorclaridadelsignificadoyvalordela democracia. Elconceptodesociedadhacereferenciaaunacomunidadorganizadaendondealgunosdesus integrantesostentanymanifiestanunpoder sobreelresto delosintegrantesdeesamismacomunidad; siestepoder esaceptadoyreco nocidopor todos,entoncessefacilitalavida pacíficadelacomunidadorien tándolaalbiencomún.Resultaevidenteel hechodequeexiste unarelación entre derechoy sociedad , puestoquela mismasociedades laquese otorga esederechopararegularlasrelacionesentresusmiembros.Entodasociedad, inclusoenlasmásprimitivas,encontramosunanormatividadquerigelasrelacionesdeconvivenciaentrelosmiembrosdelacomunidad.
Constantementeenlasnoticias delatelevisióny enelradio, asícomoen revistasyperiódicos, einclusolaspersonasqueestán anuestroalrededor uti lizanconstantementelostérminosde Estado, legali dadyderecho; defínelos deformaintuitiva:
Liberalismo:doctrinapo-
Asómate, En la web, ¿Lo recuerdas?, Reexiona,
lítica, económicaysocial quesostiene comopremisaprincipale ldesarrollo delaliber tadpersonal individual, yapartir de ellael mejoramientodela sociedad.
entre otros.
ElEstadopuededefinirsecomola organizaciónpolíticaoestructuradepoder deunpaís, queseasientasobreun determinadoterritorioypoblación.Es así quelostreselementosque locaracterizansonelpoder, elterritorioyelpueblo, cadaunodeloscualeshace referenciaaunarealidadespecífica.
Apropósitode la“guerra”actualmente, adeclaradapor elGobiernoFederal encontrade ladelincuenciaorganizada, describequéeslo queentiendespor Estadodederecho ypor Estadofallido:
Elpoder seentiendecomola capacidadqueposeenelEstadoo losaparatos institucionalesparaimponeryobligar ala sociedadoa unsolo individuoel cumplimientodedeterminadosactos.Enestesentido, elpoder ejercidomediantelacoacciónoamenazadelusode lafuerzao violencialegítimaesnecesarioparaasegurarlabuenaconvivenciahumanadentrodeunespaciofísico o territorio.Elejerciciodelpoderestáreglamentadoatravésdenormasoleyes
Elabsolutismoes un sistemapolíticoque le confieretodoelpoder del Estadoaun soloindividuo ogrupo. 21
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B1
Actividades
Practicaelprocesocomunicativo
Enplenariacontesten: ¿Existecomunicaciónenestafotografía? ¿Quécomunica? ¿Porqué?
¿Cuálocuálescódigos emplearon? ¿Cuálfueelcontexto? ¿Hubocanal?, ¿cuálfue?
¿Quéelementosintervienenen lacomunicación?
¿Aúnnohanrecordadoquiénesquién?Nose preocupen;repasaremoslafuncióndecadaunode loselementosdelacomunicación.
A lo largo de cada bloque encontrarás actividades que te servirán para aplicar los conocimientos adquiridos. Están divididas en actividades individuales (Manos a la obra) y grupales (Entremos en acción). Cada actividad se acompaña con unos iconos, los cuales están relacionados con cada una de las competencias que debes desarrollar a lo largo de tus estudios de nivel medio superior.
¿Conocenotropuebloque seestéconvirtiendoen “pueblofantasma”?, ¿cuáles?
Emisor eslapersonaqueproduceytransmiteelmensaje,utilizandoun códigodeterminado;puedecombinardistintoscódigos.
Enelmomentodecontestar las preguntassepercatarondeladificultadpara responderlas, puesnoconocían ellugar; por lotanto, quizáseles complicó. Sepreguntaránelporqué; larespuestaes muyfácil:se debeaque ustedes llevaronacaboelcircuitodela comunicación,masnoconocíantodoslos elementos.Ahoralosrecordaremos:
Receptor eslapersonaque recibeelmensaje, identificaelcódigoy lo comprende,medianteunprocesodedecodificaciónodescifrado. Mensaje eslainformaciónquesetransmite;utilizauncódigoespecífico ocombinavarioscódigos.
Códigoesel conjuntodesignoso señalesquese combinansiguiendo determinadasreglasconocidaspor losinterlocutores.
Contexto eselentornocompartidopor losinterlocutores.Elcontexto estáintegradopor losfactores psicológicossocialesque dan sentidoalmensaje,pudiendoreconocerdiferentestipos:
Contextolingüístico : el significado de las palabras depende de las otraspalabras. Contextosituacional :elsignificadode laspalabrasdependedelasituacióndelhablanteenelespacio, eneltiempoyen eldiálogo.
Contextosocio-histórico:laspalabrasadquierensignificado,dependiendodelcúmulodeconocimientosquetieneelhablantepor elhechodevivir enalgúnlugar. Canal esel mediofísicopor elcualse transmiteycirculael mensaje. Existendostipos:losnaturalesylosartificiales.Losnaturalesincorporadosenelorganismohumano:loscincosentidos (gusto, olfato, vista, audiciónytacto), ylosartificialessonlos medioso mecanismosqueelhombrehacreadoparatransmitirmensajes, talescomoel teléfono, radio, cine, televisión, telégrafo, internet, etcétera.
Unavezque yaidentificaronestoselementos, conbaseen estediagramacontesten lassiguientespreguntas: ¿Quiénesintervinieronenlacomunicación? ¿Quiénfueelemisor? ¿Quiénfueelreceptor? ¿Cuálfueelmensaje?
11
10
Practicaelprocesocomunicativo Practicaelprocesocomunicativo
Lista de cotejo
t l ni ü í tic l r r u nt r r l i n if ci l r i n j r l i c rl , c ri , l r h lr l lnu (c i , c uc n l r tic , icci n ri cu n l ui n r u nt r l i n if ci u n l r y l t rl c n t t . F t ci c n t ct c nt r n l c n l y u ti il r l i r r crcirr u t fun cin, r r, nt n r f n i li r u n c u ni c ci n r l r l t n ci n l r c t r : u i j ? , r í r t ri ? ,¡ n c u ch ! tic t t ci c n tr nl r nt c i n l n j , l r n l f r ri in l r ll rl t nci n r t i , r u l l l r r l ,y n r u c n t ni ( u f nc i nr r nt t vi . l , r t , n l t t l ti r r i , un u n c ul i v l i .
n r r l
n t c t c unic t vi n r l c nt t l h l n t nt un c in ci n t . rt rt , n t r i r l n u :
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func i n . in nt i
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Semestre: Fecha de elaboración:
l r l int r l cu t r n l it u ci n c r v u itli r l l i niv l , y u c n nu t r n vi l c i c n i c y cu tl ur l .
Instrumentos de evaluación
Grupo:
Coevaluación:BLOQUE1 Institución educativa:
Guía de observación
Semestre: Fecha de elaboración:
Equipo No.
Grupo:
Sí
No
Formatos prácticos y concretos que te permitirán autoevaluarte y alcanzar así un mejor desempeño. Puedes encontrar tanto actitudinales como de conocimiento. Por ejemplo: guías de observación, listas de cotejo, autoevaluación, etcétera.
1.Participanactivamente.
Integradosenequipos, observenlasfotografías. 2. Elijanunadeéstas. 3. Conbaseenlaimagen, creenunahistoriaenlaque seencuentrenlasfuncionesdel circuitodelacomunicación. 4.i uAlconcluir F r . 7 Entr intercambiaránsu historia.Conelejerciciodeotroequipo, verificaránsi l c ui losaspectosdelahistoriason c . aceptablesapartir delasiguientelistadecotejo. 5. Enplenariasocializaránsustrabajos. 1.
2.Respetanla opinióndeloscompañeros. 3.Soncreativos ensu propuesta. 4.Soncreativos enlapresentación desu propuesta. 5.Utilizanmaterial creativo. 6.Esaplicable asu o c ntexto.
niv
El l n u j f r l c ult u itli c rr c t ,y f r r i , l l i c u n n t y r c i n l u f i ur n cu tl i y t c ni ci . L ri r n l r c n ific u r c n l l tín l ri ;l un n l r r i l rt , u uni v r l y c n un i n i if c u ní v c . El l n u j c l u i l u ti il n l c n v r c i n f i il r y n rt i , f r nt n y n ut r l, c n un l i c li i t y n r c i n l u u n n l r i n y u l itll . E ll n u j v ul r u ti il u n l i c c cn u n n t i nc r r c c i n f n t ci , r f l i c y ni t c it c y , uc h v c , c n i n i f ci i t ni t l u ti n n l l n u c ú n. n r i t ni v ll j r r t u ut li i n r c u ni c r n rt í l in i viu u n r f i n , u n f ci i u n r u cil uy fn i i (l nt lh ,l t u i nt , l nt n , tc .. E n li v l r i t r unic t vi . i t t r r
Institución educativa:
Instrumentos deevaluaci ón
Observaciones: RevisóelequipoNo____ Nombredelos integrantesdelequipo: Aspectos observables
Sí
No
1. Lahistoriase desarrollaconbase enunafotografía. 2. Lahistoriaes creíble. 3. Seencuentran presentesloselementosbase delcircuitode lacomunicación. Fiur . v l c n It cc í hu tl .
L c t
4. Elcontextocorrespondea lafotografía. tl
5. Existeun canal. 6. Elcódigoempleadoen lahistoriaes conocido.
Figura1.2 Biblioteca históricadelColegioPreparatoriodeXalapa.
7. Laletra eslegible. Observaciones:
Nombredelos integrantesdelequipore visor:
15
19
Además, cuenta con una sección de bibliografía sugerida para que puedas investigar más sobre cada tema.
11
Evaluación de
competencias Concepto La evaluación es un proceso sistemático y riguroso de recopilación de datos, de manera que sea posible disponer de información continua y signicativa
para conocer la situación, formar juicios de valor respecto a ésta y tomar las decisiones adecuadas para proseguir la actividad educativa, mejorándola progresivamente. Todo proceso de evaluación se fundamenta en una concepción de educación o en una postura epistemológica en torno al conocimiento, la enseñanza y el aprendizaje, además de una denición de sociedad, de hombre y de familia.
La evaluación de competencias • Reconoce que la competencia es la integración de habilidades, conocimien-
tos y actitudes que se ponen en movimiento para resolver un problema o para actuar convenientemente en un contexto especíco. • Considera que la competencia se va desarrollando al entrar en contacto con
la propia tarea, proyecto, elaboración o problema.
12
• Trasciende la valoración de contenidos memorísticos al evaluar aprendiza-
• •
• •
jes constituidos por contenidos conceptuales, factuales, declarativos, y por contenidos referidos a los comportamientos, valores, actitudes, habilidades, destrezas y desempeños manuales. Se lleva a cabo como un acompañamiento del proceso de aprendizaje, que transita por contextos tanto personales como situacionales. Se basa en evidencias –actuaciones o construcciones de los alumnos relacionadas con la(s) competencia(s) establecida(s)– que permitan determinar el grado de adquisición de la competencia y las posibles vías para su pleno desarrollo. Implica técnicas e instrumentos que permitan ofrecer un juicio valorativo integral. Contempla diversos tipos de evidencias: Conocimiento Reere a contenidos declarativos, factuales y conceptuales. Producto Alude a la consideración del producto y de las acciones reali-
zadas en su construcción.
Desempeño Concierne a la actuación de los estudiantes en determinadas
actividades dentro del proceso educativo.
Remite a comportamientos observables durante el proceso, Actitud los cuales deben estar en correspondencia con las actitudes
relacionadas con la competencia a desarrollar. • Se caracteriza por ser: Holística Integra conocimientos, habilidades y actitudes en relación
con un contexto.
Permanente Presente a lo largo del proceso de desarrollo de la compe-
tencia.
Participativa Involucra a los protagonistas del aprendizaje: alumnos, do-
centes, familiares.
Contextual Considera el entorno de los estudiantes y el contexto en el
que se desarrolla la competencia.
conocimientos valores destrezas
actitudes
habilidadesaprendizaje 13
Flexible Se construye en el interior de cada asignatura. Formativa Posibilita hacer las modicaciones a los procesos de ense-
ñanza y aprendizaje.
Comprensiva Valora aspectos en forma integral y con la participación de
los involucrados.
Técnica Emplea diversos métodos e instrumentos para la emisión de
juicios.
En su planeación se requiere contestar seis interrogantes:
¿Qué?
¿Quién?
¿Cuándo?
*El facilitador del programa *Los propios aumnos *Pares *Instancias externas -Heteroevaluación -Coevaluación -Autoevaluación
Determinación de los momentos de evaluación: al principio, durante y al final del proceso educativo *Diagnóstica *Formativa *Sumativa
Lo que se va a evaluar, el objeto de la evaluación.
Precisión de la finalidad o propósito de la evaluación.
Propuesta metodológica de Tejeda (1998)
Especificación de los instrumentos de evaluación: *Lista de cotejo *Guías de observación *Rúbricas *Pruebas objetivas
¿Con qué?
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¿Para qué?
Elección de la metodología Técnicas de la evaluación *Observación *Simulación *Proyectos *Estudios de casos *Portafolio
¿Cómo?
• La planeación de una estrategia o técnica de evaluación debe considerar:
Métodos
Instrumentos
Evidencias
Observación
Registros * Anecdóticos * Acumulativos
Mapas * Conceptuales * Mentales
Comprobación
Listas de cotejo
Tablas
Falso o verdadero
Autoinforme
Escalas * Numéricas * Gráficas * Estimativas
Figuras * Geométricas * Geográficas * Gráficas * Fotografías * Dibujos
Correlación o relación de columnas
Simulación
Cuestionarios * Abiertos * Guiados
Cuadros * De referencia * Comparativos
Respuesta breve, complementos o canevá
Proyectos
Informes * Abiertos * Cerrados
Pruebas
Jerarquización u ordenamiento
Entrevistas * Abiertas * Estructuradas
Productos escritos * Resumen * Síntesis * Comentarios * Reportes * Informes * Paráfrasis * Artículos
Estudios de casos Portafolio
Pruebas * Orales * Escritas * Actuación
Tipos de reactivos Opción múltiple o simple
Elección de elementos de un listado De base común o multiítem
De ensayo o composición por temas
15
Aprendizaje por
proyectos ¿Qué es?
Estrategia educativa integral, constituida por una serie de actividades enfocadas a resolver en un tiempo determinado un problema contextualizado en el entorno, o bien, orientadas a crear un servicio o un producto.
Objetivo Aprender haciendo a través de una metodología: identificación del problema, planeación, ejecución y evaluación. Características Planteamiento de problemas prácticos que representen un desafío para los estudiantes.
Ventajas Desarrolla competencias comunicativas. Impulsa el trabajo interdisciplinario.
Centrados en el estudiante y dirigidos por éste. Organizados en inicio, desarrollo y conclusión. Proceso planeado, orientado a la formación de una o varias competencias. Diseño de tareas que demanden conocimientos previos, incorporación y aplicación de saberes nuevos e interdisciplinarios. Establecimiento de un calendario de ejecución. Trabajo en equipos colaborativos. La solución, el producto o servicio trasciende el espacio escolar.
16
Fomenta las relaciones interpersonales y el trabajo en equipo. Promueve habilidades de investigación, planeación, organización, ejecución y evaluación. Favorece la capacidad para formular objetivos, metas, propósitos, etcétera. Incrementa la motivación y favorece el juicio crítico y la toma de decisiones.
Integración del proyecto Situación o problema Descripción del problema, servicio o producto.
Descripción del propósito
Especificaciones de desempeño
Normatividad
Breve explicación del objetivo del proyecto.
Determinación de criterios de calidad que debe cumplir el proyecto.
Reglas, guías e instrucciones para desarrollar el proyecto.
Participantes
Evaluación
Relación de integrantes y funciones.
Criterios para valorar el desempeño, la solución, servicio o producto.
Etapas del proyecto Métodos
Características
Actividades
Análisis del problema
Resolución del problema
Elaboración del producto
Se presenta el problema dentro del contexto.
Se determina el nivel de profundidad con el que van a estudiarse los contenidos.
Se establece la posible solución y se pone en marcha su desarrollo para obtener el servicio, producto o prototipo, según sea el caso.
Se caracteriza por generar mucha tensión en los grupos de alumnos, en virtud de la proximidad de la entrega.
Se establece una solución al problema.
Elaboración de un informe en el que se documente el proyecto, conclusiones y conocimientos adquiridos.
Se evalúa su relevancia y se discuten posibles soluciones.
Discusión en torno Evaluación de las al problema. posibles maneras de resolver el Búsqueda de problema. información relevante. El problema puede dividirse en Entrevistas con subpartes para expertos en el mayor detalle. área.
Se diseña el plan de trabajo y roles para generar el producto.
Reporte
Evaluación del proyecto Se sugiere utilizar rúbricas o listas de cotejo que consideren indicadores relacionados con: Desempeño Colaboración
Calidad de materiales
Trabajo del equipo
Valores
Problema
Conclusiones
Reporte
Servicio
Producto
Exposición
Creatividad
Desarrollo
Fuentes de información
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Estudio
de caso ¿Qué es? Es un método pedagógico activo para situaciones problemáticas que se presentan a un grupo, con la finalidad de que sus integrantes reflexionen, analicen y discutan de manera colaborativa acerca de las posibles soluciones. La situación descrita puede ser real o hipotética, pero construida con evidencias análogas a aquellas de la vida real. • Requiere de los profesores el desarrollo de
competencias básicas como las culturales, pedagógicas, instrumentales y personales. • Demanda conocimientos previos sobre el
tema a tratar. ¿Cuáles son sus características?
• Se trabaja sobre situaciones concretas basa -
das en la realidad. • Precisa de un diagnóstico. • Debe proporcionar información y forma -
ción en un dominio del conocimiento o acción. • Se construye a través del conocimiento de
otros. ¿Cómo se estructura para su aplicación?
• Se diagnostica y analiza un problema y se
discute sobre sus posibles soluciones. • A través de una metodología innovadora
¿Cómo se organiza?
basada en el aprendizaje por indagación, desde un enfoque interdisciplinario. • Apoya a los estudiantes para identificar y
¿Qué hace el profesor?
desarrollar el estudio a partir de un problema o situación. • Actúa como facilitador y orientador del alumnado. • Promueve aprendizajes significativos. • Reflexiona sobre su propia práctica.
18
¿Qué hacen los alumnos?
Preguntan, reflexionan, investigan, discuten y crean.
¿Qué aprendizajes fomenta?
De tipo significativo y entrena para el trabajo colaborativo.
¿Cuáles son las ventajas? •
Hace énfasis en el aprendizaje centrado en el alumno a través del uso de las , para apoyar las necesidades surgidas de los nuevos contextos
de enseñanza de los estudiantes. • • •
Apoya a los estudiantes en los aprendizajes para la vida. Desarrolla competencias genéricas, docentes y disciplinares. Entrena a los estudiantes en la elaboración de soluciones válidas a pro -
blemas de carácter complejo. • • •
Es un método que se adapta a todas las áreas de conocimiento. El producto final puede tener una proyección dentro y fuera del aula. Es formativo, ya que fortalece situaciones de intercambio en el espacio
académico.
¿Cuáles son las desventajas? •
No se recomienda para grupos numerosos, debido a que puede per-
derse el control del grupo. • •
Es muy importante no perder la guía en el debate. El profesor es el que lleva la carga y el que tiene que ir creando y ha-
ciendo que la asignatura avance. Es un trabajo que requiere gran dedicación y tiempo. • •
Si no se plantea bien, se corre el riesgo de no cerrar la estrategia. No olvidar los propósitos en ningún momento del desarrollo.
¿Cómo se evalúa? • •
La evaluación es continua. El profesor tiene que estar constantemente trabajando y aportando
también sus principales ideas hasta finalizar la estrategia. •
La evaluación se realiza en la medida en que el estudiante haga explíci -
tas sus preguntas, se procese la información y se propongan soluciones.
19
Conceptualización
del portafolio
Modalidad de evaluación que, de acuerdo con un propósito, compendia evidencias de aprendizaje para mostrar los progresos y logros alcanzados por los estudiantes en un área de contenido durante un periodo determinado.
Utilidad del portafolio Como una técnica para evaluar el desempeño, el portafolio permite: •
•
•
•
•
•
• •
Explorar el desarrollo de los procesos de enseñanza y aprendizaje e introducir oportunamente las modificaciones adecuadas. Orientar las transformaciones en las prácticas en el aula, con el propósito de optimizar el proceso educativo. Identificar los aprendizajes de contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales. Registrar los progresos para valorar la calidad del esfuerzo y el desempeño. La participación del alumno en la determinación de los criterios para seleccionar y evaluar las evidencias. Involucrar a los alumnos en la evaluación de sus productos y de su desempeño, a fin de fomentar la responsabilidad y la autoestima. Promover la autoevaluación y el control de los aprendizajes. Obtener un panorama amplio y profundo de lo que el alumno es, de lo que sabe y de lo que puede realizar.
Sugerencias para su evaluación •
•
•
•
20
Establecer el objetivo del portafolio para orientar el tipo de evidencias a incluir. Determinar la estructura: carátula, secciones, unidades, capítulos, carpetas, etcétera. Delimitar la organización de las evidencias, ya sea por orden cronológico, por categoría, entre otras. Acordar las características que deben presentar las evidencias: formato, título, márgenes, etcétera. Formalizar junto con los alumnos los criterios de evaluación del portafolio.
• • • • •
•
•
• •
Diseñar evaluación por rúbricas. Proyectar formatos de autoevaluación y coevaluación del aprendizaje. Especificar el uso y conservación del portafolio. Precisar la forma en que serán comunicados los resultados. Permitir a los alumnos incluir productos que consideren evidencia de aprendizaje. Fomentar la creatividad de los alumnos a través del diseño del portafolio. Emplear criterios concretos que posibiliten advertir las áreas de logros y comportamientos, así como los nichos de oportunidad. Debatir sobre las metas a alcanzar durante las actividades. Comentar los progresos y las insuficiencias observadas.
Integración del portafolio Las evidencias que constituyan el portafolio deben guardar correspondencia con el objetivo propuesto, con el fin de exponer el procedimiento empleado para la consecución de la meta planteada. En consecuencia, se recomienda incluir: •
•
•
•
•
• •
• •
Productos elaborados por los estudiantes, los cuales deben acompañarse de breves informes que expliquen qué son, por qué se seleccionaron y de qué son evidencia. Escritos realizados por otros agentes educativos, en los cuales se da testimonio del desempeño y del progreso del alumno. Documentos que muestren las actividades normales, así como aquellos productos elaborados por iniciativa propia. Documentos o producciones de expertos relacionados con el área de contenidos del portafolio, y que contribuyen al logro de la meta establecida. Evidencias que muestren los cambios en las concepciones de los contenidos, la capacidad del alumno en la toma de decisiones y el impacto de éstas. Reflexiones sobre el desempeño del estudiante y del docente. Comentarios, sugerencias y conclusiones acerca de lo realizado, de la organización y la evaluación del portafolio. Rúbricas de evaluación para cada evidencia. Formatos de autoevaluaciones y coevaluaciones.
21
Criterios de evaluación La determinación de los criterios de evaluación debe partir de la consideración del objetivo del portafolio, la meta establecida y el tipo de evidencias; por ello, se recomienda emplear rúbricas, listas de cotejo y hacer participar a los alumnos a través de autoevaluaciones y coevaluaciones. Respecto a la valoración del portafolio, pueden contemplarse los siguientes indicadores: •
• •
•
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Presentación. Identificación y localización precisa de la persona que lo elabora y de las evidencias. Redacción. Apego a la normatividad de la expresión escrita. Pertinencia. Inclusión personal de documentos y materiales (actividades complementarias, videos, entrevistas, sugerencias, comentarios) que evidencien el desempeño, las actitudes, las habilidades y los progresos del alumno. Organización e integración. Adecuada composición y disposición de las evidencias, con el fin de mostrar el proceso seguido por el alumno.
Formato de encuadre DIRECCIÓN GENERAL DE BACHILLERATO Esc. de bachilleres ____________________________________________________________________________
Encuadre de _________________________________________________________________________________ Asignatura o actividad paraescolar Nombre del docente___________________________________________________________________________ Nombre del alumno:__________________________________________________________________________ Horario de clase:______________________________________________________________________________
Objetivos del curso Generales
Específicos
Ubicación de la asignatura en relación con el componente de formación básica
Normatividad de evaluación Primer parcial
Pesos porcentuales Evidencias ____ % Examen ____ %
Evidencias o productos de aprendizaje
Segundo parcial
Evidencias ____ % Examen ____ %
Evaluación final
Evidencias ____ % Examen ____ %
Normatividad del curso • • • • •
Puntualidad y tolerancia al retraso.
Retardos (si se considera este criterio, no se aplicará el de la t olerancia) . Porcentaje de asistencia (Manual de Acreditación) . No se permiten aparatos electrónicos (celulares, iPods, cámaras, etc.). La entrega de productos, así como la aplicación de exámenes, estará sujeta a la fecha, hora y lugar que determine de manera oficial la institución.
Firma del alumno
Firma del padre o tutor
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Aprendizaje basado en problemas (ABP) ¿En qué consiste? Esta forma de trabajo consiste en la presentación de una situación problema que es aprovechable desde su construcción, desarrollo y/o solución en la que la enseñanza se basa primordialmente en la investigación dentro del aula para la resolución del problema. Esta experiencia educativa se organiza con el objeto de vincular los contenidos escolares con el mundo real, lo cual, a decir de Frida Díaz Barriga, fomenta el aprendizaje activo utilizando los conocimientos de diferentes ciencias (2006). En palabras de Barell, un problema es cualquier duda, dicultad o incertidumbre que se debe resolver de alguna manera.
Obviamente un elemento central es la construcción del problema que será analizado. Juan Luis Hidalgo recomienda iniciar con preguntas relacionadas con algún acontecimiento local o cercano al estudiante, con el n de deter minar si es o no: • Verosímil, si suscita explicaciones racionales y sensatas. • Sorprendente, si excede o trastoca el sentido común. • Relevante, si se relaciona con los riesgos y peligros que conmueven a la
sociedad. • Especíco, si hace posible adquirir conocimientos formativos. • Singular, si la experiencia es decisiva en la trayectoria escolar de los estu -
diantes. En sus palabras “el acontecimiento surge de una conversación que abre signicados, dudas y que evidencian el papel protagónico del estudiante. Esta
posibilidad de diálogo respetuoso y abierto es un requisito que se debe cultivar paulatinamente para alcanzar una construcción colectiva compartida” (Hidalgo, 2002).
¿Cuál es su propósito? El tiene una extensa aplicación, ya que se ha usado como base para el diseño del currículo (como el caso de la formación de médicos) y como estrategia de enseñanza. La base de este planteamiento se encuentra indudablemente en la investigación. Por ello, Barell advierte: “las dos estrategias principales para estimular 24
el planteo de problemas y de investigación derivan de estrategias previas a la lectura y de buenos procesos de investigación cientíca”.
La primera estrategia es, por sus siglas, : S Q C A A
¿Qué creemos que sabemos sobre el tema? ¿Qué queremos-necesitamos averiguar sobre esto? ¿Cómo procederemos para averiguarlo? ¿Qué esperamos aprender? ¿Qué hemos aprendido? ¿Cómo vamos a aplicar lo que hemos aprendido a otros temas en nuestras vidas personales o en nuestros próximos proyectos? P ¿Qué nuevas preguntas se nos plantean como resultado de nuestra investigación? […] La segunda estrategia importante es : O Observar objetivamente P Pensar de manera reexiva.
P Preguntar con frecuencia. (Barell, 2007:24).
¿Cómo elaborarlo? • “La enseñanza basada en problemas inicia con la presentación y construc-
ción de una situación problema o problema abierto, punto focal de la experiencia de aprendizaje y que da sentido a la misma. • Los alumnos asumen el rol de solucionadores de problemas, mientras que
los profesores fungen como tutores y entrenadores. • La situación problema permite vincular el conocimiento académico o con-
tenido curricular con situaciones de la vida real, simuladas y auténticas. • La evaluación y la asesoría están presentes a lo largo de todo el proceso y se
maneja una evaluación auténtica centrada en el desempeño que incluye la autoevaluación. • Aunque no siempre se plantean situaciones multidisciplinarias, es importante considerar dicha posibilidad y no perder la naturaleza integradora u holista del conocimiento que se busca en este tipo de enseñanza” (Díaz Barriga, 2006: 66).
Ejemplo La Ciudad del Amate se ubica en las márgenes del caudaloso Río de las Mariposas en la planicie central del estado. Paradójicamente la ciudad sufre en la temporada de sequía por la falta de agua potable y en la temporada de lluvias por la constante amenaza del desbordamiento del río. Los estudiantes del cuarto semestre de bachillerato se preguntan por las acciones locales que la comunidad puede realizar para prevenir tal problema.
25
Introducción “Una competencia es la integración de habilidades, conocimiento y actitudes en un contexto específico” La Dirección General del Bachillerato de la Secretaria de Educación de Veracruz, y en concordancia con los lineamientos del Sistema Nacional de Bachillerato, a partir del ciclo escolar 2009-2010 incorporó en su plan de estudios los principios de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (), la cual tiene el objetivo de mejorar la calidad del bachillerato, como lo demanda la nuestra sociedad. A través del Marco Curricular Común en el enfoque basado en competencias, el bachillerato debe orientarse al desarrollo personal y social, de capacidades académicas y de capacidades específicas de los estudiantes y futuros profesionistas, a través de las competencias genéricas, disciplinares y profesionales, respectivamente. En el componente de formación básica se ubican las asignaturas de los diferentes campos del conocimiento dentro de los cuales se incluye Biología I, la que también se ubica en el área de las ciencias experimentales. En este curso se establecen las bases del estudio de los organismos vivos mediante el desarrollo de las habilidades del estudiante, expresándose, relacionando conocimientos, aplicando metodologías, desarrollando actividades experimentales, participando en equipo en la resolución de un problema o la elaboración de un trabajo, etcétera. El estudio de los seres vivos ha avanzado notablemente en las últimas décadas, al grado que la biología actual ha ampliado sus fronteras de investigación y han surgido nuevas áreas del conocimiento, como la genómica, la proteómica, la transcriptómica, la interactómica y la bioinformática, entre otras, las cuales utilizan las nuevas tecnologías moleculares e informáticas. El presente texto de Biología I tiene como propósito que el alumno comprenda la forma en que se constituyen los sistemas biológicos, así como los procesos involucrados en su desarrollo e interrelación con el ambiente. Los contenidos de este libro se han enfocado en el nivel molecular y celular, intentando describir los procesos biológicos de una manera integral.
Este libro se estructura en cinco bloques: en el bloque 1 se identifica el campo de estudio de la biología, su interrelación con otras ciencias, así como sus aplicaciones en la vida cotidiana, reconociendo el carácter científico de esta disciplina. En bloque 2 se describen las características distintivas de los seres vivos y se explica su conformación química, al analizar la estructura y función de los bioelementos, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, valorando el papel de estos componentes en la nutrición humana. En el bloque 3 se pretende que el estudiante reconozca el papel de la célula como unidad fundamental de los seres vivos, sus características básicas, su origen, evolución y clasificación. En el bloque 4 se profundiza en el estudio de ésta al describir los procesos celulares fundamentales, ubicándolos en los organelos involucrados y resaltando su relación con las funciones orgánicas. Asimismo, en este bloque también se explican las funciones del metabolismo celular. Finalmente, en el bloque 5 se describe la biodiversidad a partir de su clasificación y del estudio de las características distintivas de los organismos, considerando aspectos de la importancia social, económica y biológica de cada grupo, de manera que a partir de la reflexión acerca del valor de la biodiversidad a nivel global y local, el estudiante pueda plantear acciones que lo lleven a preservar las especies de su entorno. La información proporcionada en estos bloques se complementa con figuras, esquemas, gráficas, prácticas de laboratorio e instrumentos de evaluación, así como una sección de anexos que permiten al alumno reforzar los conocimientos adquiridos. Los autores
Tiempo asignado: 6 horas
1
“Polinizando el Vainillal”
Alumnos de la Escuela de bachilleres “Dr. Alejandro Cerisola” de Gutierres Zamora, Veracruz.
E U Q Reconoces a la biología O L como ciencia de la vida B
�
E• T N • A I D U T• S E L E D S O Ñ E P M E S E D
Identificaelcampodeestudiode la biología y su interrelación con otras ciencias. Reconocelasaplicacionesdela biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoceelcaráctercientífico de la biología.
�
E • J • A Z I • D N E R• P A E • D S O T E J B O
Biología:comociencia. Relaciónentrebiologíayotras disciplinas. Nivelesdeorganizacióndela materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico. Característicasdelaciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable y modificable. Característicasdelmétodo científico aplicado a la Biología.
� Competencias a desarrollar • Eligelasfuentesdeinformaciónmásrelevantes para establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. • Fundamentaopinionessobrelosimpactosde la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. • Demanerageneralocolaborativa,identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. • Utilizalastecnologíasdelainformacióny la comunicación para obtener, registrar y sistematizar información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrastalosresultadosobtenidosenunainvestigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones aportando puntos de vista con apertura y considerando los de otras personas de manera reflexiva. • Definemetasydaseguimientoasusprocesos de construcción del conocimiento explicitando las nociones científicas para la solución de problemas cotidianos. • Relacionalosnivelesdeorganizaciónquímica, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos. • Aplicanormasdeseguridadenelmanejode sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
B1 � LOS SERES VIVOS
se estudian
a partir de la
Biología
empleando
Ramas Subdivisiones Campos de especialidad
Tecnología relacionando siempre
Sociedad
tomando como base
Niveles de organización utilizando
Método científico
en relación con su
Composición química Estructura Metabolismo Crecimiento Adaptación Irritabilidad reproducción Homeostasis
Teorías del origen de la vida a través de y el conocimiento
Origen de la vida
INTRODUCCIÓN En este primer bloque recordarás los conocimientos que adquiriste en tus cursos de biología de la secundaria, destacando sus aplicaciones ya sea como bienes, servicios o paisajes en la vida diaria, teniendo muy claro que esta ciencia te permite entender por qué somos una especie que transforma su mundo y cuáles son las condiciones que deben prevalecer en nuestro planeta, si queremos permanecer el mayor tiempo posible en éste, al igual que cientos de miles de seres vivos que conviven y coexisten con nosotros. Los siguientes temas nos permiten definir el objeto de estudio, su campo, relaciones y cómo el conocimiento biológico se traduce en la tecnología y en nuestra sociedad. Además, utilizando el método de la ciencia, podrás entender los límites, las características, la composición química y las teorías que a lo largo de nuestra historia intentan explicar el origen de la vida. Esperamos que con esta información entiendas el porqué al siglo que apenas inicia se le llama de la biología: por la necesidad que el hombre tiene de explicar y conocer mejor lo que nos define, y a su vez define al mundo en el que vivimos. El planeta Tierra es maravilloso porque genera, conserva y define a la vida, condición que deseamos –gracias al conocimiento que nuestros jóvenes adquieren– se mantenga por muchísimas generaciones más.
30
Reconoce a la biología como ciencia de la vida
Actividad introductoria Dentro del contexto de la Biología, resulta útil considerar la vida como un fenómeno complejo que puede ser analizada con los métodos de la Química y de la Física; aunque a veces se queden cortos, si tomamos en cuenta que un ser vivo es “una unidad compleja de materiales físico-químicos capaz de de realizar los fenómenos de autorregulación, metabolismo y reproducción. Además interactúa con su medio, crece, se mueve y se adapta”. Es claro que no alcanza una vida para estudiar a todos los seres vivos, por ello recurrimos a ramas, subdivisiones, especialidades, campos de estudio, equipos y material, etc. de allí que: 1. ¿Cómo estudiarías, por ejemplo las aves; después de que observas que entre muchas parejas; sólo los ejemplares pardos ponen huevos? 2. ¿Crees que los métodos utilizados en el estudio de aves son válidos para estudiar, por ejemplo, humanos? 3. Un pino, un gibón, un champiñón y un humano poseen células, tejidos, órganos,etc.¿Creesqueladenicióndecadaunodeéstosnivelesvaríasegún cada organismo? 4. ¿La vida que conocemos es exclusiva del planeta Tierra?
INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA Sabes que como ser vivo estás formado de células, unidades que pueden ser equivalentes a los átomos de la materia, los cuales analizaste en tus cursos de química y física. En las células se presentan las funciones que te definen de manera general como individuo (digestión, respiración, reproducción, etc.) y cualquier cambio favorable o no que se presente en ellas determina la salud o enfermedad que posees. Vivimos en una época en la cual dependemos de bienes y servicios y estamos acostumbrados a paisajes que nuestro planeta nos proporciona de manera natural o gracias a la capacidad que nuestra especie tiene de transformar su entorno, es decir, su casa, este hermoso planeta llamado Tierra al cual recién empezamos a comprender, tal vez porque nos advierte de mil formas que si seguimos sin respetarlo, no permitirá que sobrevivamos dentro o fuera de él. Sólo la Tierra provee vida, genera vida y mantiene a la vida que conocemos. Para nuestras aspiraciones, sueños y anhelos en este siglo es claro que es más pequeña de lo que desearíamos. Es un planeta finito, es decir, con límites en todos los niveles, y en éste compartimos unidades, funciones y relaciones con el resto de los seres vivos. Si entendemos nuestro lugar, nuestro verdadero papel como parte de la naturaleza, de que somos el resultado de la evolución y además de ser corres31
B1 � ponsables de nuestra casa, en otras palabras, si nos interesamos en el conocimiento que la biología nos proporciona, aún nos espera un hermoso futuro. A veces creemos que la biología es una ciencia complicada, pero debemos recordar que la biología estudia a la vida. Es decir, si logramos entender que como seres vivos somos parte de ella, será mucho más fácil entender los cambios que a nivel personal, de nuestra sociedad o del planeta entero se presentan e intentar mantener a la Tierra en condiciones aptas para la vida de nosotros y todos los organismos que conocemos y queremos. La Tierra es nuestra casa, un planeta maravilloso que posee vida y que debemos mantener vivo.
LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA
La biología es la ciencia que estudia la vida. Es una ciencia porque corresponde a “cualquier actividad humana que se distingue de las demás por el contenido y el método que se emplea”, además de que clasifica (seres vivos), explica (mediante hipótesis),predice (mediante modelos) y controla (modifica resultados). Pero, ¿qué es la vida?
Biología:Proviene de las raíces griegas: bios = vida y logos = tratado; “Ciencia que estudia o trata a la vida”.
Recuerda que ha sido muy polémico definir cuando un ser humano está vivo para expertos en ciencia y en religión y para la ley y los derechos humanos: si es desde el momento de la concepción (fecundación de un óvulo y un espermatozoide); a los 3 años, en que se puede diferenciar el bien del mal, o hasta que forme parte activa de nuestra sociedad. Si observas a tu alrededor, la vida tiene tantas formas, dimensiones, funciones y cambios, que se trata de un concepto que debe ser abordado desde el nivel molecular hasta el de los ecosistemas. Por esta razón, y con el fin de que obtengas tu propio criterio, a continuación te mostramos en la siguiente tabla lo que la ciencia sabe de la vida y de su antagonista, la muerte: Vida • Definida por 27 elementos químicos de la tabla periódica. • Su elemento núcleo es el carbono.
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Muerte • Se define la entalpía (orden molecular). • Interrupción irreversible de la vida; la última condición de un ser vivo (nacer, crecer, reproducirse y morir).
Reconoce a la biología como ciencia de la vida
• Posee biomoléculas (azúcares, grasas, proteínas, vitaminas, hormonas y ácidos nucleicos).
• En la religión es la separación del alma o espíritu de un organismo.
• El cese de la respiración, la circulación y la actividad cerebral; pérdida de la capacidad para la interacción consciente o social. • Se define a partir del o • A nivel celular, es la destrucción del (ácidos nucleicos). material no deseado, innecesario o defectuoso por “suicidio”, a lo que • Sólo existe en el planeta Tierra. llamamos apoptosis. • Hereda características de • En la literatura, se define a los no padres a hijos. vivos como los vampiros, zombies, etc., aunque la ciencia no ha podido • Se define por la entropía comprobar la existencia de estos seres (desorden molecular). inventados por nuestra creativa mente. • Presenta estructura, metabolismo, crecimiento, adaptación, etcétera.
Si observas con cuidado, te darás cuenta de que algunos de los datos no son del dominio público, como el número de elementos químicos que nos forman o que una de las condiciones más importante es que mantengamos un desorden molecular. Tal vez por ello somos tan dados a creer en personajes, leyendas o crear fobias o seres “no vivos”, que la ciencia no acepta porque no pueden analizarse metódicamente y, en consecuencia, no existen. ¿Y qué entendemos por vida o por ser vivo, objeto de estudio de la biología? Te invitamos a descifrar esta incógnita a lo largo del curso, y tener en claro que mediante el estudio de esta ciencia podremos conocernos mejor a nosotros mismos y el mundo en el que vivimos. En tu vida diaria, aplicas los conocimientos biológicos cuando: • Utilizasantibióticos,vacunas,fármacosoalimentos. • Cuidaselagua,compuestoinorgánicoimportantísimoennuestroplaneta, el cual define la vida. • Tevistescontelasdeorigennaturalcomolaseda,elalgodónyellino. • Reforestas,limpiasríosyplayas,separaslabasuraentucasa;entregas material altamente contaminante como pilas, partes de electrodomésticos, computadoras, teléfonos celulares, reproductores de música, etc. a personal especializado. • Observasatuspadres,hermanosydemásfamiliares,paradefinirtus propias características físicas (herencia). • Entiendes que de la totalidad de los organismos conocidos, 90% son insectos y los más antiguos son las bacterias. • Al estar enfermo, y después de informarte, sabes si el problema fue causado por un virus, una bacteria, una amiba, un ácaro, un piojo, una lombriz o cualquier otro parásito. • Teinteresaestarbienalimentadoyllevasunadietabalanceada;además, tomas una cantidad suficiente de líquidos. • Cuando te informas sobre los energéticos de moda y el uso de autos ecológicos, que no impactan negativamente al ambiente. 33
B1 � • Cuandotepreocupaquesetaleunárbol,sieresconscientequesetrata de la fábrica de oxígeno imprescindible para la vida. • Te interesas en conceptos como células madre (que cultivadas en el laboratorio pueden originar casi cualquier tejido) o entiendes que una célula cancerosa se reproduce sin fin.
EL CAMPO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA Si observas a tu alrededor, verás que los seres vivos que te rodean poseen formas y tamaños muy diferentes, es decir, sus unidades y funciones cambian entre ellos. La raíz griega bios se utiliza por ello en todos los conceptos que aparecen a continuación: Biosfera. Parte viva de nuestro planeta, suma de litosfera, atmósfera e hidrosfera. Biodiversidad. Diversidad biológica: totalidad de los seres vivos terrestres. Biota. Suma de los seres vivos. Bioma. Ecosistema terrestre o acuático (selva, océano, río, etcétera). Biomasa. Peso de los seres vivos. Todos estos conceptos definen a la vida, a nivel general o particular. Por ello, es necesario recordar que la biología es una ciencia muy amplia y compleja, además de fascinante.
LAS RELACIONES INTERDISCIPLINARIAS La biología estudia los seres vivos desde el nivel molecular, el cual aborda tambien la física y la química, hasta los ecosistemas los cuales son referidos con mayor detalle por la ecología, la geografía o la antropología. Por esta razón –al igual que en tu curso de geografía– fue necesario subdividirla en oceanología (ciencia que estudia el océano), oceanografía (ciencia que describe los océanos), edafología (ciencia que estudia los suelos), petrología o litología (ciencia que estudia las rocas), hidrología (ciencia que estudia el recurso agua), etc. en la biología utilizamos cuatro opciones que se muestran en el esquema 1.1, sobre la clasificación de esta ciencia: a) Ciencias auxiliares.Otrasáreasdelconocimientoquelacomplementan: Física.
Para definir la base física de la vida; estudio del agua en sus tres estados, lo que determina que exista vida en nuestro planeta.
Química. Base química de la vida: la definición de bioelementos, biomolécu34
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las, metabolismo (reacciones en presencia de enzimas para formar o destruir biomoléculas). Matemáticas. La vida en cifras para definir abundancia, riqueza, índices de diversidad en el interior de los ecosistemas, extinción, etcétera. Geografía. La distribución espacial de los seres vivos (en los continentes, mares, islas). Historia.
El espacio temporal de los seres vivos en nuestro planeta (concepto de evolución o cambio en el tiempo para definir fósiles, especies extintas, especies nuevas).
Filosofía/ética. La utilización del razonamiento y la conciencia en el afán de conocer, respetar y conservar a los seres vivos que comparten nuestro espacio físico y temporal. Historia Geografía Filosofía Matemáticas Física Química
Biomatemáticas Biofísica Bioquímica Bioética Biogeografía Campos de especialidad
Ciencias auxiliares
Biología
Virología Bacteriología Protozoología Pteridología Ficología Botánica Zoología
Ramas
Entomología Ornitología Herpetología Ictiología Mastozoología Malacología
Subdivisiones
Citología Histología Anatomía Morfología Fisiología Embriología Genética Evolución Paleontología Ecología Taxonomía Otras
Esquema 1.1
b) Ramas. Ciencias con métodos, términos y enfoques que generalmente están definidas en grupos de organismos que tienen algún parentesco o afinidades anatómicas: Zoología. Estudio de los diferentes phyla o grupos de animales. Botánica. Estudio de los grupos de plantas. Micología. Estudio de los hongos macro y microscópicos. Bacteriología. Estudio de las bacterias. Virología. Estudio de los virus. Ficología. Estudio de las algas. Entomología. Estudio de los insectos. Ornitología. Estudio de las aves. Herpetología. Estudio de los reptiles. Malacología. Estudio de los moluscos (caracoles, ostras, almejas y pulpos). Mastozoología. Estudio de los mamíferos. Ictiología. Estudio de los peces. Helmintología. Estudio de los gusanos. Antropología. Estudio del hombre. Medicina. Estudio de la identificación y cura de las enfermedades del hombre. 35
B1 � Veterinaria. Estudio de las razas de animales útiles para el hombre. Agronomía. Estudio de las variedades de plantas útiles para el hombre. Parasitología. Estudio de los parásitos de las plantas, los animales y del hombre.
c) Subdivisiones. Para definir todas las características de los seres vivos en los diferentes niveles de organización. Citología. Estudio de la célula. Histología. Estudio de los tejidos orgánicos. Anatomía. Estudio de las estructuras internas y externas de los seres vivos. Fisiología. Estudio de las funciones de los seres orgánicos. Embriología. Estudio de los patrones de desarrollo de los organismos. Taxonomía. Clasificación de los seres vivos. Genética. Leyes de la herencia a nivel molecular y de los organismos. Evolución. Cambios en el tiempo de los seres vivos. Paleontología. Estudio de las especies extintas a partir de los fósiles. Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y con el medio. Etología. Estudio del comportamiento animal.
d) Campos de especialidad. Nuevas ciencias que resultan de la fusión de la biología con las ciencias auxiliares. 36
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Actividad
Investiga las definiciones y algunos estudios que correspondan a las siguientes ciencias: Biogeografía Bioquímica Biofísica Biomatemáticas Bioética
SU RELACIÓN CON LA TECNOLOGÍA Y LA SOCIEDAD La biología como ciencia tuvo su origen en la época de oro de los griegos, con pensadores como Aristóteles, quien elaboró la primera clasificación de los seres vivos en vertebrados e invertebrados, propuso los conceptos de órganos análogos y homólogos y creó su método lógico-dialéctico. Posteriormente, con Erasístrato, que describió el sistema circulatorio; Herófito de Calcedonia, quien estudió y describió el sistema nervioso y Claudio Galeno en Roma, quien desarrolló la anatomía humana disectando monos. Nos hemos remontado hasta el año 360 a. C., y es claro que, con famosísimas excepciones, el avance más significativo por el número de descubrimientos y aplicación en la vida diaria corresponde al siglo y a la segunda mitad del siglo . En este naciente siglo , la vida moderna nos proporciona diferentes tipos de energía, agua entubada y drenaje, caminos, puentes, presas, aeropuertos, aparatos electrodomésticos y electrónicos, alimentos, vestido, calzado, vivienda, fármacos, vacunas, plantas transgénicas, razas mejoradas de animales, cura a enfermedades que fueron epidemias en el pasado, etc., pero a un alto costo; siempre la “mejor intención” generó descubrimientos o determinó la fabricación de muchos productos que ahora sabemos dañan de manera irreversible a nuestro planeta. Este es el caso del , insecticida que adelgaza el cascarón de muchas aves rapaces y casi provocó su extinción; o los , que rompieron la capa de ozono (escudo protector de la atmósfera), los cuales fueron fabricados para los sistemas de refrigeración, calefacción y productos en aerosol; así como de los fertilizantes químicos, que han contaminado todos los suelos y mares del mundo. No sabíamos que esto iba a pasar, no lo hubiéramos imaginado ni deseado, pero gracias al estudio de la biología es posible que ese riesgo o costo se pueda predecir y evitar a tiempo.
Aristóteles
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B1 � Actividad 1.
Si supieras que por un fenómeno natural o un problema social debieras salir de tu casa o de tu ciudad, ¿qué deberías llevar contigo de lo que te es tan necesario para vivir en este momento?
2.
Si realizaste una lista de tus necesidades, podemos observar qué tan materialista, consumidor o egoísta eres. Aunque los medios de comunicación nos bombardean continuamente con lo mínimo necesario, es claro que hay objetos que en nuestra vida ya son indispensables y muchas veces requieren de electricidad, gas, gasolina o diesel, que difícilmente encontrarás. Por ello, te pedimos que revises tu lista y la adecues a un verdadero problema.
3.
¿Qué sabes de los organismos animales, vegetales u hongos que forman parte de tu dieta? ¿Podrías sobrevivir de la colecta o cacería de algunos de ellos? ¿Sabes cuáles pueden dañarte?
Una de las preocupaciones en este siglo es entender cómo nos originamos los seres vivos, cómo nos diferenciamos a nivel de los genes y cómo originar especies transgénicas, mezclando genomas de dos especies diferentes. Existen múltiples ejemplos que utilizamos en nuestra dieta todos los días: seguramente has escuchado que el maíz, trigo, arroz, jitomate, etc. son transgénicos. En el último caso, en el genoma del jitomate se insertan genes de un pez que le permite soportar una caída de la temperatura ambiente. Otroscultivoscuentancongenomasquelespermitenproducirpesticidaspara contrarrestar plagas o cambios en el clima (heladas, granizadas, etc.). Suena interesante, ¿no es cierto? Aunque no sabemos si en el futuro existirá algún problema, los expertos intentan tranquilizarnos al decir que no se generarán nuevos problemas como enfermedades o contaminación, pero sólo el tiempo nos dirá la verdad. Entonces ¿qué se desea resolver en el futuro?
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1. Contrarrestar la contaminación del aire, agua y suelo con técnicas depurativas, correctivas o de saneamiento, utilizando por ejemplo bacterias como las devoradoras de petróleo. 2. Desarrollar el control biológico de las plagas, conociendo las cadenas alimenticias, y evitar el uso de pesticidas químicos. 3. Desarrollar sueros, vacunas y fármacos mejorados para las enfermedades del pasado, presente y futuro; tener acceso a una medicina genética personalizada. 4. Incrementar la producción de alimentos (ganado mejorado, plantas transgénicas, especies híbridas en acuacultura). 5. Asumir el desarrollo sustentable con un verdadero compromiso político ciudadano a nivel local, nacional e internacional. 6. Controlar el incremento de la población humana y de las especies que coexisten con nosotros, algunas de las cuales se pueden convertir en plagas.
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7. Descubrir cómo se originó la vida en la Tierra y la posibilidad de colonizar otros espacios fuera de sus límites. Actividad
I. En el contexto de tu casa, escuela, calle, colonia o ciudad, identifica lo que te gustaría realizar para mejorar el ambiente donde vives. Revisa los productos que en tu casa se utilizan para la limpieza y el aseo personal. ¿Crees que realmente todos son necesarios? II. Investiga sobre los siguientes conceptos: , , transgénicos y pesticidas.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA En la naturaleza, la materia se encuentra perfectamente ordenada de acuerdo con un nivel de complejidad; es decir, si recuerdas la teoría de conjuntos, partimos de elementos a subconjuntos que, a su vez, se unen en conjuntos mayores. Así, es posible encontrar desde estructuras subatómicas, como los quarks, hasta los ecosistemas y la biosfera. A continuación definimos cada uno de éstos, los cuales puedes observar en la figura 1.1. Quark. Cada una de las subpartículas que constituyen a los hadrones, partículas elementales sometidas a las fuerzas nucleares; las cargas eléctricas de los quarks son fracciones de la carga elemental. Su existencia explica el comportamiento de las partículas en ciertas interacciones y desintegraciones. Las partículas elementales que constituyen a los átomos son el protón, el neutrón y el electrón. La masa de las dos primeras es hasta 1,837 veces mayor a la del electrón, por lo que éste se considera de masa insignificante. El protón y el electrón tienen carga positiva y negativa, respectivamente. Existen otras partículas, como los neutrinos, muones, piones y kaones. Atómico. Es la parte más pequeña, indivisible por todos los medios químicos, de un elemento cualquiera (figura 1.1). Está constituido por partículas subatómicas, como son los protones y neutrones que forman el núcleo del átomo, y los electrones, que giran a su alrededor en distintos niveles u órbitas, a distancias relativamente grandes respecto al núcleo. Molecular. Los átomos se unen químicamente y forman moléculas, las cuales se definen como las partículas más pequeñas que posee una sustancia y tienen su misma composición y propiedades. A diferencia de los elementos, las moléculas pueden estar constituidas ya sea por igual número de átomos, como en el caso del oxígeno del aire, o por un número diferente de átomos, como en el caso del agua, del amoniaco o del metano. Macromolecular. Las macromoléculas son moléculas con un peso de miles de daltones. Ejemplos de éstas son las proteínas, los ácidos nucleicos, la celulosa y el almidón. 39
B1 � Subcelular (organelo). Unión de moléculas y macromoléculas, como en el caso de la membrana plasmática o plasmalema y todos los organelos celulares.
Dalton. Unidad de masa atómica; mide 1.66054 x 10-27. Eritrocito. Célula roja de la sangre que posee un pigmento llamado hemoglobina, el cual transporta oxígeno (glóbulos rojos).
Celular. Conjuntos complejos de moléculas orgánicas que se autoorganizan y autorreplican, capaces de intercambiar energía y materia con su entorno gracias a reacciones químicas consecutivas catalizadas enzimáticamente, y que funcionan con base en una economía de materiales y procesos. Como ejemplos tenemos a los eritrocitos, las neuronas y los óvulos. Tisular. Los tejidos son asociaciones de células que desarrollan una función particular, unidas mediante paredes celulares en las plantas y en los hongos, o mediante una matriz extracelular en los animales. Por ejemplo: tejidos adiposo, muscular, óseo, parenquimatoso. Órgano. Conjunto de tejidos con una misma función: estómago, riñón, corazón, raíz, hoja, etcétera. Aparatos y sistemas. Unión de órganos que realizan funciones en común. Por ejemplo, el sistema circulatorio sirve como transporte y regulador del organismo; el sistema óseo proporciona sostén y protección; el aparato digestivo metaboliza los alimentos. Individuo. Nivel mayor de organización biológica; corresponde a los seres que forman parte de una misma especie. Población. Grupo de individuos de la misma especie en que existe un intercambio de su información hereditaria. Un cardumen, una manada, un panal, una parvada, un pinar o los seres humanos de un país (mexicanos, rumanos, etc.), representan este nivel. Comunidad. Diferentes especies coexistiendo en el mismo espacio, como la selva, el manglar, el desierto, el arrecife, el río, etcétera.
Niveles microscópicos
Niveles macroscópicos
Átomo
Molécula
Órganos
Aparatos o sistemas Biosfera
Biomoléculas Te jidos
Individuo
Ecosistemas
Poblaciones
Comunidades
s e l o n a g O r Células
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Ecosistema. Comunidades que interactúan entre ellas junto con el medio físico que las rodea. Los ejemplos son similares a los del concepto comunidad, razón por la cual son considerados como sinónimos. Actividad
I. Define los niveles de organización que puedas encontrar en tu persona. II. En equipo, elaborar un collage que les permita definir los niveles de organización. Medirá 0.50 x 0.50 m y con ellos se realizará un concurso que puede llevarse a cabo dentro y fuera del salón.
EL MÉTODO CIENTÍFICO Y SU APLICACIÓN El hombre es parte del Reino animal y es diferente del resto de los seres vivos por poseer una tremenda curiosidad . Necesita conocer, saber, manejar y controlar todo lo que le rodea; en un principio, ayudado exclusivamente por su capacidad de razonar y por la simple experiencia, a lo que en ciencia conocemos como la obtención de información por “ensayo y error” o mediante el conocimiento empírico. Así se descubrió que algunos de los organismos que nos rodean podían ser utilizados como alimento, para cubrir nuestro cuerpo, para elaborar viviendas o proveer agua, calor o protección. Imagínate que al consumir hongos, por ejemplo, se observó a personas que caían fulminadas por sus toxinas o que sufrían alucinaciones que variaban en tiempo e intensidad, dependiendo del individuo. Recuerda el caso del hongo Amanita muscaria (con sombrero rojo, escamas blancas, pie blanco y la presencia de anillo, que siempre aparece dibujado en los cuentos infantiles) que era consumido crudo por los esquimales ricos para obtener alucinaciones y la orina era utilizada como bebida por la clase pobre, quienes, a su vez, tenían mejores alucinaciones, ya que cuando el hongo atraviesa el tracto digestivo se activa el alcaloide que posee. ¿Cómo se descubrió esto si no de manera fortuita? Aristóteles habló de plantas útiles, venenosas e inocuas y seguramente esta información la recibió de muchas otras personas con el paso tiempo.
Amanita muscaria.
Posteriormente, el conocimiento se hizo práctico, mediante la imitación de los mecanismos de la naturaleza. Se requería probar y comprobar lo observado, y en biología –como en cualquier ciencia– nos valemos del método científico, el cual permite recopilar información a través de una observación rigurosa para, mediante el conocimiento de causas y efectos, demostrar nuestras ideas ayudados por la experimentación. Se trata de un método porque posee etapas o pasos, los cuales siguen un orden lógico, pero no significa que siempre debe respetarse ese orden, ya que a veces los resultados nos permiten modificar las ideas iniciales y, con este pretexto, plantear otras explicaciones para un mismo fenómeno. No obstante, en cualquier texto encontrarás el siguiente diagrama para explicarlo: 41
B1 � Observación (información del objeto estudiado).
Elaboración o formulación de una hipótesis(explicación temporal y parcial del objeto estudiado, sujeto a comprobación).
Experimentación (analizar causas-efectos bajo condiciones controladas o nuevas observaciones).
Prueba de hipótesis (si en varias ocasiones se obtiene el mismo resultado, se transforma en teoría, y si es aceptada por expertos de todo el mundo, en una ley).
Actividad
Investiga qué significan los términos empírico e inocuo.
Es claro que sólo existen dos alternativas: 1) si la hipótesis se rechaza, se deberá formular otra hipótesis, o 2) si es aceptada, se transforma en una teoría o unaley.Estaúltimarequieredeunacomprobaciónal100%. Imagina que se te pidiera comprobar el efecto de la orina de personas que consumieron el hongo mencionado anteriormente ( Amanita muscaria); es claro que deberías beberla –algo desagradable para la mayoría de la gente– aunque es una terapia que en la actualidad se utiliza en algunos casos en enfermedades terminales como cáncer, diabetes, etcétera, ya que contiene todas las toxinas y metabolitos de la enfermedad. Los expertos dicen que funciona como vacuna. Plantea con tus compañeros y amigos todas las cosas que se dicen y tú deberías comprobar, ¿qué necesitas y cómo lo harías? Sabes lo que define al sentido común, esa corazonada que muchas veces tiene que ver con lo que has escuchado a lo largo de tu vida. Existen preguntas clave, que quizá alguna vez te has planteado. A continuación te presentamos una lista de las más básicas: ¿Cuánto tiempo sobrevive un hombre sin agua, cuánto tiempo sin comida, y cuánta agua puede tomar como máximo en una sola ocasión? ¿Qué pasa en los jóvenes que padecen anorexia (no comen nada) o bulimia (vomitan todo lo que comen) al observarse gordos al espejo? ¿Por qué se dice que se trata de una enfermedad mental y que sin ayuda puede ser mortal, igual que el alcoholismo y la drogadicción? ¿Cuáles son las características físicas de un mexicano, que lo diferencian de un africano, un asiático o un europeo, aunque la mayoría somos el resultado de un mestizaje con esos grupos? ¿Por qué razón existen plantas y animales característicos de algunas zonas geográficas (endémicos) y a otros los observas en todo el mundo (cosmopolitas)? 42
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¿Qué te relaciona con tus padres, hermanos y demás familiares a nivel de rasgos físicos o la presencia de enfermedades? ¿Qué requiere una planta para sobrevivir? ¿Qué necesita como mínimo una mascota, ya sea de las comunes o de las exóticas que actualmente están de moda (lagartos, cobras, tarántulas, peces escorpión, etc.)? ¿Cómo se definen los elementos químicos en la tabla periódica y cómo se aplican en nuestra vida diaria? ¿Qué entendemos por energías alternativas y por qué la necesidad de su utilización después de que se agote el petróleo en nuestro planeta? ¿Por qué la Universidad de Colorado en afirma que desde hace 55,000 años el hombre ha sido causante de la extinción de plantas y animales? ¿Cuál es la clase de animales con más de 800,000 especies, que permiten que coexistamos con ellos? Aplicación del método científco en biología
Enbiologíaserequiereprobarycomprobarloobservado,yaquereejalaamplitud y complejidad de la Tierra, para lo cual se utilizan los órganos de los sentidosdeformadirectaolosaparatoseinstrumentosparamagnicarlos mediante el uso del método experimental. Éste consta de cuatro pasos principales: a) observación de uno o varios fenómenos, b) planteamiento de una pregunta(problema)ysuposiblerespuesta(hipótesis),c)vericacióndelahipótesis y d) obtención de conclusiones; además, se puede llegar a los mismos resultados en diferentes partes del mundo (teoría o ley). En el siguiente esquema se plantea la propuesta de Mario Bunge, que es un ciclo y no una receta. Esto quiere decir que la hipótesis se puede replantear, noeslinealypuedemodicarseporfactoresajenosalainvestigación,ycon secuentemente proporcionar nuevos conocimientos. Cuerpo de conocimientos disponibles/problema
Observación
1
Hipótesis
2 Nuevo problema
Explicación temporal y parcial
3
4
Evidencias
Estimación de la hipótesis
Nuevo cuerpo de conocimientos Experimentación
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B1 � Cuando se comprueba una hipótesis, se convierte en una teoría y cuando ésta es aprobada por varios investigadores en diferentes puntos del planeta, se conoce como una ley. Enbiología,laexperimentaciónessupercialporqueelproblemanosdene que el objeto de estudio se aísla del medio y es casi imposible repetir las experiencias en un solo individuo, y si se trabaja con varios individuos, se presentan variaciones. Por ello se utilizan técnicas de comprobación: si los resultados del experimento nos permiten comprobar la hipótesis, es necesario repetir la experiencia,ysinofunciona,hayqueanalizardenuevolosdatos,vericarsila hipótesis debe cambiarse y si es posible comprobar el fenómeno estudiado y su comportamiento en la naturaleza (referencia). Actividad
Objetivos • Distinguirpormediodeunexperimentocadaunodelospasosdelmétodo cientíco(experimental)yaplicarlocorrectamente. • Denirlosconceptos:grupocontrol(testigo,referencia)ylasvariablesque afectan el desarrollo de la práctica. Material • Plantasdetulipán • Cuadernodenotas Método 1. Investigación sobre la capacidad de los tulipanes de abrirse y cerrarse dependiendo de la luz (día-noche) (observación). 2. Emitir una explicación sobre este fenómeno (hipótesis). 3. Plantear algunas vías para comprobar la hipótesis. 4. Discutir los resultados. 5. Plantear experimentos que ayuden a corroborar los resultados. Cuestionario 1. ¿Por qué es necesario aplicar un método científico para el estudio de los seres vivos? 2. Investigar la diferencia entre el conocimiento obtenido a partir del sentido común y el que se tiene utilizando el método experimental. 3. Este método se aplica a otras ciencias como la física y la química, ¿crees que se hace de la misma forma? ¿Por qué? 4. La ciencia es el cuerpo de conocimientos que el hombre tiene de todo lo que lo rodea y la tecnología es la aplicación de esos conocimientos en bien del hombre. Menciona tres ciencias y tres tecnologías que regulan tu vida diaria. 44
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5. ¿Cuál es la diferencia entre observación y experimentación? 6. ¿Qué es un testigo, referencia o grupo control? ¿Por qué es necesario para comprobar una hipótesis? 7. ¿Qué variables puedes controlar en la observación de las plantas de tulipán? 8. ¿Con qué otras plantas puedes observar un fenómeno parecido al del tulipán? ¿Qué pasa con el girasol? ¿Se trata del mismo fenómeno? Los límites de la Biología La biología como ciencia, por definición está centrada en la vida en el planeta Tierra, el cual se encuentra a una distancia del Sol de 150 millones de kilómetros, con un satélite natural o luna y la presencia de una atmósfera que está sujeta a la fuerza de gravedad y el magnetismo que genera la porción más interna a la que le llamamos núcleo o nife, por su composición de níquel y fierro, como estudiaste en tu curso de geografía. Si se pudiera descubrir vida fuera de los confines de la Tierra, seguramente se tendría que tomar como base o patrón de referencia a nuestra casa, aunque las condiciones serían totalmente distintas a las que conocemos. No obstante, se han encontrado indicios de vida en condiciones totalmente adversas para los seres humanos, como es el caso de un volcán en erupción, en minas de sal, en yacimientos de metales, etc., en donde se ha podido analizar a las arqueobacterias (las bacterias más antiguas). Podemos encontrar seres vivos hasta los 10,000 metros de altura y hasta los 10,000 metros bajo el mar según los estudios más recientes. Como recordarás, la vida abarca la tropósfera, capa en contacto directo con la hidrosfera y la litosfera, la cual pertenece a la atmósfera.
A la fecha se han descubierto y descrito aproximadamente 1.5 millones de especies que interactuamos en la Tierra, de un total de 10 millones que seguramente existen. Es decir, apenas empezamos a tener una idea de la capacidad que tiene nuestra casa de originar y conservar a los seres que definimos como vivos.
Tal vez por eso, en la literatura de ciencia ficción y en el cine se nos habla de extraterrestres parecidos a los organismos microscópicos que no conocemos bien, o a los insectos que generan la mayoría de nuestras fobias (temores). Actividad
¿Qué aspecto piensas que puede tener un extraterrestre? Dibújalo en este espacio.
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B1 � A continuación lee con mucho cuidado el texto para que apliques el método científico: I. Alexander Fleming descubrió de manera accidental la penicilina, trabajando con cultivos de bacterias, las cuales hacía crecer en cajas de Petri. En forma accidental, una caja se contaminó con un moho llamado Penicillium notatum , el cual producía un halo (círculo) en que las bacterias murieron. Lo primero que Fleming se preguntó fue si el hongo había fabricado una sustancia bactericida, ya que en la naturaleza, bacterias y hongos compiten. Para comprobar su hipótesis, sembró más bacterias y a algunas de las cajas, además les añadió el moho. a) ¿Cuál fue el planteamiento de Fleming en este problema?
b) ¿Cuál fue su hipótesis?
c) ¿Cómo planeó y diseñó su experimento?
II. Con un ejemplo de tu vida cotidiana, define lo mismo que sucede en este caso y compártelo con tu maestro.
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Reconoce a la biología como ciencia de la vida
Instrumentos de evaluación Autoevaluación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Relaciona ambas columnas. ( ) Vida 1. Ciencia aplicada. ( ) Muerte 2. La suma de todos los ecosistemas. ( ) Biología 3. Estudio de las biomoléculas y el metabolismo. ( ) Bioquímica 4. Partícula subatómica. ( ) Antropología 5. Explicación parcial de un hecho. ( ) Genética 6. Define a la entalpía. ( ) Tecnología 7. Estudia al hombre. ( ) Quark 8. Estudio de la vida. ( ) Biosfera 9. Presenta estructura, metabolismo, crecimiento, adaptación, etcétera. ( ) Hipótesis 10. Define a la herencia. II. Subraya la respuesta correcta. 1. Estudia la vida y los seres vivos: a) Geografía b) Biología
c) Oceanología
d) Limnología
2. Conjunto de tejidos: a) Órgano b) Tejido
c) Aparato
d) Organismo
3. Clasificación de la biodiversidad: a) Sistemática b) Taxonomía
c) Paleontología
d) Citología
4. La vida en cifras, para conocer la riqueza, abundancia y la diversidad de los seres vivos: a) Química b) Física c) Ética d) Matemáticas 5. Formada de 27 elementos químicos, los cuales se conocen como biogenésicos: a) Célula b) Tejido c) Vida d) Organismo III. Escribe sobre la línea la palabra(s) que completen cada enunciado: 1.- La proporciona antibióticos, vacunas, farmacia o alimentos. Es una ciencia auxiliar que permite definir bioelementos, biomoléculas y el metabolismo. 2.- La biología estudia los seres vivos, desde el nivel hasta el de los ecosistemas. 3.- Las células se estudian en la y los tejidos en la . 4.- El estudio de los seres vivos lo iniciaron pensadores griegos como , a quien se considera el padre de la zoología. 5.- Una , si es aceptada por expertos de todo el mundo, se transforma en una ley. IV. Si la vida que conocemos en la tierra se extiende a 10,000 m de altura y 10,000 m de profundidad, ¿cómo crees que serían los seres vivos fuera de los límites de nuestro planeta? ¿Crees que existan seres parecidos a los humanos? Fundamenta tu respuesta. 47
B1 � Guía de observación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Desempeño a evaluar: Proyecto de investigación: La teoría genetica.
Indicador
Cumplimiento Ejecución Si No Ponderación Calif.
1.
El trabajo incluyó presentación, introducción, desarrollo, conclusión y bibliografía.
2.0
2.
El tema fué desarrollado de manera clara, coherente y precisa.
2.0
3.
El trabajo incluyó esquemas, ilustraciones y/ográcas.
2.0
El texto mostró la idea fundamental del tema. 5. El trabajo contó con biliografía extensa. Calicación 4.
Observaciones
2.0 2.0 10.0
Evaluador:
Tabla de ponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución: multiplicación del cumplimiento por la ponder ación 48
Reconoce a la biología como ciencia de la vida
Lista de cotejo: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Producto a evaluar: investiga y realiza un resumen de 250 palabras sobre la Biodiversidad (censo biótico).
Indicador
Cumplimiento Ejecución Si No Ponderación Calif.
1.
El resumen presentó una redacción clara y coherente.
2.0
2.
La idea principal fué desarrollada de manera correcta
2.0
3. La idea fué expresada con órden de analisis.
2.0
4.
El resumen cumplió con 250 palabras sobrebiodiversidadcomoseespecicó
Observaciones
1.5
5. El resumen incluyó una conclusión personal.
1.0
Calicación
10.0 Evaluador:
Tabla de ponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución: multiplicación del cumplimiento por la ponder ación 49
B1 � Coevaluación: BLOQUE 1 Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Elabora un cuadro en que definas niveles de organización y los compares con la teoría de conjuntos de las matemáticas.
II. Intercambia tu cuadro con un compañero para revisarlo, considerando los siguientes indicadores: Indicador
Cumplimiento Ejecución Si No Ponderación Calif.
1. Elcuadromuestralainformaciónsuciente.
2.0
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
3.0
3. El cuadro presenta la idea clara del tema.
3.0
4. El trabajo está elaborado con limpieza.
2.0
2.
Observaciones
10.0
Califcación Evaluador:
Tabla de ponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución: multiplicación del cumplimiento por la ponder ación 50
Reconoce a la biología como ciencia de la vida Rúbrica: Profesor: Alumno: Grupo:
Semestre:
Producto a evaluar: Ensayo sobre las biomoléculas y su importancia. Aspectos a evaluar: El ensayo debe cumplir con los siguientes puntos: • Presentación • Introducción • Desarrollo • Bibliografía El trabajo debe entregarse sin faltas de ortografía, buena redacción y con una extensión no menor de cinco cuartillas aproximadamente, en la fecha y horas pactadas por el profesor. Instrucciones para el docente: El trabajo se evaluará porcentualmente con la rúbrica que se detalla a continuación: Aspectos a evaluar
EXCELENTE 4 puntos
BUENO 3 puntos Entrega el día, pero no a la hora acordada.
REGULAR 2 puntos
Entrega el ensayo el día y hora acordados.
Contenido
Muestra la informaMuestra la inforción de manera clara, Muestra la informamación de manera utilizando medios ción de forma parcial. confusa. escritosygrácos.
Muestra la informacion incompleta y sin claridad.
Cuerpo/ estructura integración
contiene el ensayo todos los niveles solicitados.
No contien ni un sólo nivel solicitado.
Contiene el trabajo un nivel solicitado.
Presenta el ensayo originalidad e incluye Originalidad ejemplos y opiniones personales.
Presenta el trabajo Presenta el trabajo en su mayoría infororiginalidad, con mación pero pocos pocos ejemplos y opiejemplos y opiniones niones personales. personales.
Presenta el trabajo información copiada o bajada de Internet en su totalidad; no presenta ejemplos ni opiniones personales.
Redacción, ortigrafía y orden
Entrega el trabajo con pocas faltas de ortografía y organizado
Entrega el trabajo con demasiadas faltas de ortografía nula organización
Entrega el ensayo sin faltas de ortografía y organizado.
Entrega el trabajo con algunas faltas de ortografía y mínima organización.
Observacionesgenerales
Porcentaje de competencia logrado
[ Nombreyrmadeldocente(evaluador)
Puntuación
Entrega dos días después o más del tiempo pactado.
Fecha de entrega
Contiene el trabajo dos niveles de los solicitados.
Entrega un día despues.
DEFICIENTE 1 punto
Juicio de competencia ] Competente [ ] Todavía no competente
rmadel(la)alumno(a)
Lugar y fecha de aplicación
51
Tio igndo: 6 hor
2
E U Q Identicas las caracterís O ticas y los componentes L B de los seres vivos
�
E T N A I D U T S E L E D S O Ñ E P M E S E D
•
•
•
Comprende las características distintivas de los seres vivos. Explica la conformación química de los seres vivos a través del conocimiento de la estructura y función de los bioelementos y de las biomoléculas. Valora el papel de los bioelementos y las biomoléculas como componentes importantes en la nutrición humana.
�
E • J A Z I D N• E R P • A E D• S O T E J B O
Caracteríticadelereviv: estructura, organización, metabolismo, homeostasis, irritabilidad, reproducción, crecimiento, y adaptación. Prpiedadedelaguayurelación con los procesos en los seres vivos. Etructurayfuncióndebimléculargánica:carbidrat,lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. ADN:etructura,replicación. ARNyínteideprteína.Código genético.
� Competencias a desarrollar • Fundamentapininebrelimpactde la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones. • Demanerageneralclabrativa,identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. • Utilizalatecnlgíadelainfrmacióny la comunicación para obtener, registrar y sistematizar información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes. • Cntratalreultadbtenidenuna investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones aportando puntos de vista con apertura y considerando los de otras personas de manera reflexiva. • Definemetaydaeguimientau procesos de construcción del conocimiento explicitando las nociones científicas para la solución de problemas cotidianos. • Trabajandenequip,dieñamdel o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos relativos a las ciencias biológicas. • Analizalaleyegeneralequerigenel funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
B2 � SERES VIVOS definido como la suma de
Niveles de Niveles de complejidad organización
Características dentro de las cuales:
Composición Química Azúcares Bioelemento
Biomoléculas Lípidos
Primario
Secundario
Inorgánica
Orgánica
Proteínas Vitaminas
Agua Gases
Ácidos nucléicos
Minerales
INTRODUCCIÓN Ara describiremos las propiedades y composicion fisico-química de los ere viv; e decir, la caracterítica que en el tercer planeta (Tierra) permiten que exista vida en diferentes niveles de organización (de la célula alecitema).
54
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
CaRaCTeRísTICas DIsTINTIVas De lOs seRes VIVOs Actividad introductoria
En el siguiente cuadro se definen cada una de las ocho características que, segúnlexpert,preentantdlereviv.Endibuj,ft,recrte, lámina,etc.,repreentacadaunadeéta: 1. Composición química
27 bioelementos que forman biomoleculas orgánicas e inorgánicas.
2. Estructura (a base decélula)
Células procariontes o eucariontes, somáticas o germinativa(exuale), haploides o diploides, autótrofos o heterótrofos.
3. Metabolismo (suma de funcine)
Reaccinequímica reguladas por enzimas. (anablim+catablim).
4. Crecimiento (acumulación de materiaviva)
Aumentdelnúmerde células de peso y talla ilimitado en hongos y plantas; peso y talla limitados en protozoarios y animales.
5.Adaptación
Reacndicinamient reajutealmedi.
6. Irritabilidad
Reacciónaletímuldel medio externo o interno.
7.Reprducción (continuidad y perpetuación de lereviv)
Mecanismos asexuales o sexuales (gónadas/ gamet).
8. Homeostasis (alud)
Equilibrio interno mediante mecanismos reguladores.
55
B2 � Tdaetacndicineetraducenencaracteríticaetructuralefun cionales que tú has revisado en cursos anteriores, y que ahora recordaremos. Estas características son el resultado de la evolución por adaptación. Las características estructurales se originaron en adaptaciones y readaptaciones, cuando el medio ambiente cambió o cuando los organismos emigraron a unnuevmediambiente.Algunejempletánrepreentadenlafrma de la boca, del pico, los dientes, o cualquier estructura que se asocie con el alimento, la postura y los apéndices anteriores o posteriores de aves y mamífer.Eneteúltimca,realtaelcarácterbíped(caminarendpie)en lugar de volar o nadar.
Las características fisiológicas están representadas por funciones y por la presencia de nuevos sistemas digestivos, de nuevas enzimas liberadoras de energía que permiten otro alimento, acortar periodos de crecimiento, maduración y de épocas de apareamiento, que aumentan los límites de tolerancia a temperatura, salinidad, presión atmosférica, etc., lo que determina la “hibernación”;bien,laeparaciónentreanimaledeangrefría(piquilterm) cmlpece,anfibiyreptile,ydeangrecaliente(meterm),que tienen la capacidad de conservar su temperatura y recurrir a mecanismos reguladre.Aíucedecnelmbreyaque,cuandacefrí,tiemblapara aumentar la energía cinética del cuerpo o, cuando hace calor, suda para enfriar toda la piel; también existe una capacidad para adaptarse a cambios de preión:recuerdaquentrprtamataeiatmóferaielcambi elent.Finalmente,tambiénexitenadaptacinealclrentrefrma: clraciónprtectradecultación,clracióndeavi(tnbrillante) y visibles en animales venenosos o de gusto repulsivo, y el mimetismo, con el cualunanimaltmaapect(cnitencia,clr)detranimal,bien,de unbjetinanimadcmunarama,ja,piedra,utrat,etcétera.
56
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Actividad
A veces y por presion social los humanos desearían ser invisibles ¿Cuáles representarían algunos casos?
COmpOsICIÓN qUímICa De lOs seRes VIVOs Cntdelavancequelacienciaalgradenlúltimañ,algquedaclar: enlaTierraayvidaprqueexiteaguaenltreetadfíic.Etignifica: • Quetdlerevivpeende20a95%deaguaenucntitución. • Queelagua,cmlventeuniveral,cncentramáde95%delattalidad de los elementos químicos definidos en la tabla periódica. • Que funcina cm termrreguladr (mantiene la temperatura) de l rganimydelplanetaenter.Recuerdaque¾partedeuuperficie están cubiertas por los océanos. • Diuelvetdlprductdedeecyleliminaencadaunadenuetras células o en el organismo entero. • Abrbemuccalr,prquepeeunaelevadacnductividadcalrífica. • Lubricacadaunión,cmeelcadelaarticulacineytendne. • Enlfluidcrpralepeeunacmpiciónmineralemejantealagua de mar, con algunas variaciones en vertebrados terrestres, marinos o de agua dulce y en invertebrados terrestres y de agua dulce. •
Definetdalafuncinedelmetablim,yaquelaenzimaactúanen solución acuosa.
• Nuetraangrepeemáptaiymenmagneiyclrurqueelagua de mar, lo que nos permite entender que la composición reciente del mar es diferente a la etapa del origen de la vida. Estas cualidades hacen posible la utitucióndealgunineprtr,graciaanuetrriñne. 57
B2 � En resumen, podemos concluir que uno de los principios que unifica a los seres vivos tiene que ver con la composición química y con la presencia de agua.
Del106elementquímicdefinidenlatablaperiódica,ól27exiten enlrganim,cubriendtrefuncinebáica:1)cntituyenlafrma etructura,2)aumentanlavelcidaddelareaccinequímica(catálii)y3) transportan sustancias a través de las membranas. Estos 27 elementos se conocen como bioelementos o elementos biogenésicos (quegeneranvida)ynlqueeenlitanacntinuación: Carbono C
PtaiK
Fófrp
Cobre Cu
Magnesio mg
Manganeso mn
Molibdeno mo
Etañsn
Boro B
NitrógenN
Selenio s
Sodio N
Hidrógeno H
Zinc Zn
FlúrF
NíquelNi
Calcio C
Azufres
Hierro F
Cloro Cl
Cobalto Co
Yodo I
Silicio si
AluminiAl
Vanadio V Oxígeno O Cromo Cr
Los más abundantes son C,h,o,N,syP, a los que se conoce como ririo; el resto son secundarios.Nbtante,C, H y Ncrrepndenjuntamen de1%delamaadelacrtezaterretre. Los bioelementos se unen para formar las biomoléculas, que corresponden a los compuestos químicos inorgánicos y orgánicos que estudiaste en los cursos deQuímicaIyII.
58
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Moléculas inorgánicas de interés biológico Se obtienen de bioelementos unidos por enlaces iónicos o electrovalentes, a excepción del agua, los cuales forman enlaces covalentes. Paraayudartearecrdar,acntinuacióntemtramldiferentetipde enlacequímic: a) Electrostático Na+Cl-NaCl
b) De hidrógeno C=O + HO-C-
C-O····HO-C-
c) Covalente Glucósidos R–C=o+ho-C-RR-C-C-R’+h2o
Péptido R-C-oh+h2N-C-R’+h2o
Étr R-C-oh+ho-C-R’R-C-o-C-R’+h2o
Étr d fofto R-C-oh+ho·P·o3h2R-C-o-P-o3h2+h2o
Tioéster R-C-oh+hs-C-R’R-C–s–C-R’+h2o
Lamléculainrgánican:1)agua,2)ale,3)gae,4)mineraleólidy5)mineraleendilución.Lmáimprtanten ldprimer,prlquelmencinaremacntinuación: Agua Mléculavitalmuypequeñaquecuentacnplaridad,yaqueal estar unida por enlaces covalentes posee una parte positiva y otra negativa.Tieneuna gran fuerza de ceión y un elevad calr epecífic.Peeunpuntdeebullicióna100ºC,cnunapreión de760mmhg,unpuntdecngelacióna0ºCyunadenidadde 1a4ºC,ademádecntarcnuncalrepecíficde1a15ºC,l quedefineunacalría.Tambiéndefinelateniónuperficialmá alta en relación con cualquier líquido, por lo que generalmente se adiereydeterminalacapilaridad.Paraqueentendamet,ba ta recordar que por cada gota de agua que absorbe la raíz de una plantadebeeliminareunagtaenlajatallparaquen muera. Y, por si fuera poco, el llamado ciclo hídrico define fenómenos como la evaporación, la condensación, la precipitación, la infil59
B2 � tración y el escurrimiento. El agua forma coloides y se clasifica en pura, ligera, pesada, dura y oxigenada. Congelada, flota sobre el océano, ya que se cristaliza separada de las sales que forman parte del mar. Es incolora, insabora e inodora y posee aniones OH - y cationes H+.
Hidrógeno (H-H H2)+oxígen(o=oo2)=Agua
Sales minerales Frmancnelaguaineyelectrlit.Cntituyenpartedeueydiente en los animales y se depositan en la parte aérea de algunos vegetales, para dar consistencia dura y rasposa a pastos y frutas. Intervienen en el equilibrio osmótico y en el impulso nervioso o en la circulación sanguínea, a partir del intercambio de potasio, sodio y cloruro. Las células y líquidos extracelulares peenNa,K,CayMg,ademádeclrur,bicarbnat,ffatyulfa tos. En el hombre, todos los fluidos poseen sales, como es el caso del sudor, las lágrimas o la orina, y se presenta la necesidad de reponer en consecuencia elaguadepuédellrar,acermucejercicideabundantemiccine, como las que padecen los enfermos de diabetes. Actividad
I. Investiga la composición química de la corteza terrestre y también la de una célula.Realizauncuadrcmparativ. II.De l 27 bielementexitenteen l ere viv,algunól etán repreentadprcncentracinebajíima(parteprmillón=ppm);n btante;etratadeaquellquepermitenquelaTierraetéviva.¿Cuále n?¿Cómpuedeexplicaret?
Biomoléculas orgánicas Están definidas a partir del elemento conocido como carbono, un no metal que, además de formar parte de los seres vivos, lo encontramos en el petróleo y todos sus derivados, el gas natural y en otros gases como el monóxido y bióxido de carbono, los cuales son producto de la combustión, 1 o en depósitos y rocas muy ricos en carbonatos. Es decir, este elemento está presente en productos, desechos o en los seres vivos del pasado que al ser enterrados y no estar en contacto con el oxígeno, se transforman en los energéticos que nos ntanindipenableenlaactualidad.Recuerdaquepeevariafrmaen lanaturaleza:elgrafit,eldiamanteylbalnedeBucky. Las biomoléculas orgánicas son de diferente tipo y poseen muchas funciones, cmemuetraenlaiguientetabla: 1
60
Recuerdaquelarepiracióneunacmbutiónlenta.
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Nombre
Función
Estructura
1. Carbohidratos, glúcidos, hidratos de carbono o azúcares (CH2o)n Derivad aldeídic cetónicos de alcoholes polivalentes. Origen a partir de la fotosíntesis (100millnedetneladaalañ enlaTierra).
Fornlas paredes celulares de planta(celula),ngyanimale(qui tina)ydelamembranacelulare. Son parte de los ácidos nucleicos. Almacenan energía en forma de almidón y glucógeno. Frmancartílag,ueytendne a partir de los mucopolisacáridos. Evitan la deshidratación e impiden la cagulacióndelaangre(eparina). Son el principal combustible de las células.
Mnacárid(3a10carbn):gluc a,fructuaygalacta(6),riba(5), Oligosacáridos (unión entre monosacárid): acara (gluca + fructua), lacta(gluca+galacta). Pliacárid (vari mnacárid): glucógeno y almidón, además de la celulosa y quitina.
2. Lípidos (CH3 (CH2)nCooh) Compuestos de una molécula de glicerol y 3 moléculas de ácidos grasos. Su grupo funcional es el carboxilo. En forma sólida se conocen como gr y en líquida como aceites.Tdnidrfóbicos y saponifican en presencia de bases fuertes, lo que hace poiblelaindutriadeljabón.
Estructural y de reserva Se clasifican en grasas neutras, ácidos Frman parte de la rmna, de grasos, esteroides, vitaminas liposolulos ácidos biliares y del colesterol. bles y fosfolípidos. Son la reserva energética a partir de cartenide(vitaminaA,EyK). En la naturaleza se presentan como caucho o ceras. Participanenactividadecatalítica.
3. Proteínas(ChoNsP) Aminácid Frman célula, tejid, órgan, y n cmpnentes de la piel, cabello, lana, pluma,uña, cuern,pezuña, músculos, tendones, etcétera.
Catalíticas (enzima) bre utratos que transforman amilasa, peplidasa, helicasa, oxidasa, etcétera. Reguladoras cm la rmna: insulina, oxitocina. Estructural y de sostén: clágen, queratina,tejidcnectiv,etcétera. Defensiva: inmunglbulina y anticuerpos. Protección y lubricación (mucoproteína). D trnort:emglbina,miglbina,lipprteínaycitcrma). Transducción de señales. Movimiento:actinaymiina. Reserva de energía y aminoácidos cuando se agotan carbohidratos y lípidos.
Según la organización de sus aminoácidos, peencuatrtipdeetructura:prima ria, secundaria, terciaria y cuaternaria. La-atienendgrupfuncinale: amino y carboxilo; se forma un enlace peptídico entre cada par de a-a. seclaificanen: Simples: albúmina, fibrinógen, itnas, queratina, colágeno o elastina; Conjugadas: caeína (ffprteína), mucina (glicprteína), emglbina (crmprteína), itna (nucleprteína)ylipprteína. Anivelfuncinal,laayetructurale (clágen-pel), cntráctile (actina y miosina-músculo, enzimas (ptialinaalina),rmna(inulina-angre),anticuerp (gammaglbulina-angre) y sanguíneas (albúmina, globulina, fibrinógen,etcétera).
61
B2 � 4. Ácidos nucleicos: Determinanlaerenciayexi ten en los núcleos celulares, en mitocondrias, cloroplastos, bacterias y virus. Constan de polinucleótidos, que a su vez están formados por varios nucleótidos (azúcar + base nitrogenada + ácid ffóric).sn de d tip: (ácido desxirribnucleic) y (ácido ribnucleic).
Permiten la variación entre los seres vivos. Cambian (mutan)eneltiemp, lo que determina la evolución/ adaptación. Danrigenalaprteína. DefinenelDgmaCentral(bae delabilgíamlecular).
El es una cadena lineal de tretip:menajer(m),ri bosomal (r)ydetranferencia (t).Peeribayuracilo. El es una cadena doble antiparalela y complementaria formada de desoxirribosa, adenina, timina, citosina y guanina, además del ácido fosfórico. Es la molécula maravilla, porque se replica (se divide en dos moléculaija),e transcribe (sirve como molde para formar cualquiera de los tres , se traduce (en los ribosomas forma a las prteína),e muta (cambia el rdendenucleótid)ye rr (crrigemutación).
Actividad
Investiga en tus libros de química y esquematiza un monosacárido, un disacárido, un polisacárido, un ácido graso, un aminoácido y un nucleótido. II.Alaunidadedelazúcarelellamammnacárid;dellípid, ácidos grasos; de las proteínas, aminoácidos y de los ácidos nucleicos, nucleótid. ¿Qué enlace e definen en azúcare,en prteína y en el ?¿Quéentiendepretructuraprimaria,ecundaria,terciariay cuaternarias y en que biomolécula se presentan? III. Elabora en equipo un modelo tridimensional del (Ácido desoxirribonucleic)ymuétralatumaetr. IV.Nuetra dieta debe peer tda la bimlécula en un prcentaje conocido, el cual es definido en la pirámide nutricional que tienen casi todas las etiquetas de los alimentos. En este espacio cópiala y analiza si la respetas en tu ingesta diaria. I.
Principales compuestos orgánicos (carbohidratos) Los principales compuestos orgánicos de importancia biológica son los carbohidratos, los lípidos y las proteínas. En esta práctica se estudiará el primer grupo citado. Carbohidratos, glúcidos o hidratos de carbono. Son los más abundantes en la naturaleza y constituyen una fuente energética para los organismos. En su cmpiciónincluyenidrógen,xígenycarbn.Deacuerdcnlae tructuraquímicadelcarbidrat,éteclaicanen monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Los monosacáridos son azúcares sencillos e incluyen a la glucosa, la fructosa, la galactosa, la ribosa y la desoxirribosa. Los disacáridos resultan de la unión de 62
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
dmléculademnacáridycmprendenlaacaraazúcardecaña, la maltosa o azúcar de malta y la lactosa o azúcar de la leche. Los polisacáridos son polímeros formados por la unión de muchas moléculas de monosacáridos a través de enlaces glucosídicos. Entre ellos se pueden mencionar el almidón, el glucógeno y la celulosa. El almidón es una fuente de energía en las plantas y se almacena en tallos, raíces y semillas. El glucógeno se considera como una reserva energética en animales. La celulosa es un carbohidrato presente en la pared celular de los vegetales. Existen varias reacciones químicas que se utilizanparalaidenticacióndeglúcid,entrelacualeepuedencitarla iguiente:deMlic-Udranky,deFeling,delácidpicrámic,deBarfed, deBial,dellugl,deBenedictydeNylander. Objetivo • Identicarazúcareenlaliment. Material • • • • • • • • • • • • • • • •
Micrcpicmpuet Prtabjet Cubrebjet Tubdeenay Pinzaparatubdeenay Vadeprecipitad(250ml) Lámparadealcl sprteuniveral Teladeabet Lápicedeclre Cucara Navajadeunll Lugl Gradilla Cerill Mrter
• • • • • • • • • • • • • • •
Papelltr Embud LicrdeFelingAyB Almidón harinadearrz Glucaenplv Rapaddemanzana Papa Jugdeuvanatural Lecedevaca Pan Trtilla Jugdenaranjanatural Extractdeja2 Pera
Triturarlajaenunmrtercnunpcdeaguayltrar.
2
63
B2 � Método Identicación de almidón 1. En dos tubos de ensayo, depositar harina de arroz con agua y almidón cnagua.Adicinaracadaunvariagtadelugl.Unaclraciónde azul a morada indica la existencia de almidón. 2. Sobre un fragmento de pan, verter una gota de lugol y observar la coloración.Repetirelprcedimientcnuntrzdetrtilla. 3. Sobre un pedazo de papa, poner una gota de lugol y observar la coloración. 4. Efectuarunapreparacióntempralcnuncrtendepapaylugl.observar en el microscopio los granos de almidón. 5. Hacer esquema. Identicación de glucosa 1. Pnerenuntubdeenay3mldeaguacnungramdegluca.Agitar eltubyagregarunmldelicrdeFelingAmáunmldelicrdeFeling B.CalentarenbañMaríaataqueaparezcaunclrrjladrill,lcual indica la presencia de glucosa. 2. Clcarpreparadencinctubdeenay:tremldelece,tremlde jugdeuva,tremlderapaddemanzanacnunpcdeagua,treml dejugdenaranja,tremldeextractdeja.Adicinaracadaunun mldelicrdeFelingAmá1mldelicrdeFelingB,agitandcadatub de ensayo con cuidado para mezclar perfectamente. 3. CalentarltubenbañMaríaatabervaruncambideclración. Unclramarill,rjladrillanaranjadindicalapreenciadegluca. 4. Efectuaruncrtenenlapulpadelaperayclcarunfragmentenun prtabjet.AdicinardgtadelicrdeFelingAmádgtadel licrdeFelingBycalentarlapreparacióncnlaamadeunalámparade alclatabteneruncambideclr(evitarqueeeque).Cubrirla preparacióncnelcubrebjetybervarenelmicrcpi. 5. Hacer esquema. Resultados Indicar en los siguientes tubos la coloración observada.
ArrzAlmidónGluca Lece
64
UvaManzanaNaranja hja
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Aument
Aument
Cuestionario 1. ¿Cuálenlcmpuetrgánic? 2. ¿Quéeelalmidón? 3. ¿Quéalimentbervadcntienenalmidón? 4. ¿Quéreactiveuaparaidenticaralalmidón? 5. ¿Cuáleelclrqueadquierenlalimentaladicinarellugl? 6. ¿Quéelagluca? 7. ¿Quéreactiveuaparauidenticación? 8. ¿Quéalimentbervadcntienengluca? 9. ¿Quéclridenticalapreenciadegluca? 10.¿Quéebervaenelinterirdelacélulaparenquimatadelapapaal adicinarlugl?¿Dequéclrn? 11.¿QuéebervaenlacéluladelaperaalagregarlicrdeFeling? 12.Mencinatrereaccinequímicaempleadaparalaidenticacióndeazú cares. Sugerencias • TambiénepuedeuarreactivdeBenedictparaidenticarazúcare(calentarabañMaríadmldelamuetramáunmldelreactivdeBenedict). • Identicarglucaenlarinadeunapernadiabética.Uarreactivde BenedictlicrdeFelingAyB. • Identicar celula en el algdón. Efectuar una preparación cn una hebras de algodón, lugol y ácido sulfúrico. Observar en el microscopio una coloración azul que demuestra la presencia de celulosa.
65
B2 � • Identicarlapreenciadeglucaenuntall.Enunprtabjet,efectuar un corte transversal en el tallo de cilantro, adicionar dos gotas de licrdeFelingAmádgtadelicrdeFelingB,calentarlaprepara ciónytaparlacnelcubrebjet.obervarenelmicrcpi. • Identicarglucaenlapulpadelamanzanaylaandía.Realizarelmim procedimiento usado con la pera. • Identicaralmidónenlajícama.Adicinarunagtadeluglaunfragmento del tubérculo y observar la coloración. Efectuar una preparación microscópica para ver los granos de almidón.
Actividad
Principales compuestos orgánicos (lípidos y proteínas) Los principales compuestos orgánicos de importancia biológica son los carbohidratos, los lípidos y las proteínas. En esta práctica se estudiarán los dos últimos grupos. Lípidos.Químicamenteetánfrmadprcarbn,xígeneidrógen;l mácmplejcntienenademánitrógenyfófr.sninlubleenagua ylubleenlventergániccmeletanl,laacetna,eléter,etc.Par ticipan como componentes estructurales de las membranas celulares y sirven de reserva energética. Lípidos importantes son las grasas (formadas de una mléculadeglicerina,cmbinadacnuntreácidgra),l fosfolípidos (cmpnenteetructuraledelamembranacelulare)yelcolesterol (un esteride).Enelgrupdellípideincluyenlaceite,lamanteca,laman tequilla,leb,etc.Paralaidenticacióndelagraaeuaelsudán. Proteínas. Sustancias compuestas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, aunque también pueden contener azufre, fósforo y hierro. Son polímeros constituidos de unidades llamadas aminoácidos que se unen a través de enlaces peptídicos. Las proteínas participan como componentes estructuraledecélulaytejid.Laalbúmina,lacaeína,lalegúmina,laclágena ylaqueratinanalgunejempldeella.Entrelalimentquecntienen estos compuestos orgánicos tenemos la carne, el huevo, el queso, la leche, los frijle,etc.ParaurecncimienteuanlareaccinedeBiuret,deMilln, xantoproteica, de Molisch, etc. Los alcoholes y la acetona son agentes desnaturalizantes de las proteínas, ya que las deshidratan y precipitan. Objetivo • Identicarlípidyprteínaenalgunaliment.
66
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Material • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Micrcpicmpuet Tubdeenay Lápicedeclre Gter Navaja Mrter Gradilla Pinzaparatubdeenay slucióndesudán ReactivdeBiuret Cápuladeprcelana Claradeuev Lecedevaca Jamóncrud Nuecealmendra Aguacate Aceitecmetible Alcletílicde96°
Método Identicación de grasas con Sudán 1. Colocar en un tubo de ensayo tres ml de aceite comestible y agregar de tres a cinco gotas de Sudán . Observar los glóbulos de grasa de color anaranjad. 2. Efectuar una preparación temporal con leche de vaca y Sudán. Observar enelmicrcpilaclraciónanaranjadaenlglóbuldegraa. 3. Hacer un esquema. 4. Realizar una preparación tempral cn un fragment de la pulpa de aguacate y Sudán . 5. Hacer un esquema. 6. En un mortero, triturar nuez o almendra hasta formar una pasta. Efectuar una preparación temporal con la pasta y Sudán . Observar en el micrcpilglóbul.Unaclraciónanaranjadaindicalapreencia de grasa. 7. Hacer un esquema. Emulsicación de las grasas 1. Colocar en un tubo de ensayo tres ml de aceite comestible y agregar de ocho adiezgtadeagua.obervarlafrmacióndegtapequeña(emulión).
67
B2 � Identicación de proteínas 1. Pnerenuntubdeenaydmldeclaradeuevyagregardecinca diezgtadelreactivdeBiuret.Unaclraciónviletaindicalapreencia de albúmina. 2.Enunmrter,triturarjamóncrudcnagua.Pnerunpcdelamezcla en un tubo de ensayo y adicionar de uno a dos ml del reactivo de Biuret. Unaclraciónmradaindicaunareacciónpitiva. 3. Repetirlaperacióncnlalecedevaca. Prueba del alcohol etílico 1. Colocar en un tubo de ensayo dos ml de clara de huevo y agregar gota a gota alcletílicatabtenerunenturbiamient(precipitacióndeprteína). 2. Hacer esquema. Resultados Indicar en los siguientes tubos la coloración observada.
Aceite comestible
Pulpa de aguacate
Leche con Sudán Aument
68
Jamón
Clara de uev
Lece
Aguacate cn sudán
Almendra cn sudán
Aument
Aument
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Cuestionario 1. ¿Quénllípid? 2. ¿Cuálealimentbervadlcntienen? 3. ¿Paraquéeuaelsudán? 4. ¿Quéfrmatienenlglóbuldegraabervad? 5. ¿Quénlaprteína?¿Cuálealimentlacntienen? 6. ¿Quéreactiveuanparaidenticarprteína? 7. ¿QuéclrepreentaenlareaccióndeBiuret? 8. ¿Quéapecttmalaclaradeuevalagregarelalcletílic?¿Prqué? Actividad
Investiga • ¿Quéeladenaturalizacióndeunaprteína? • ¿Cuálenlagentedenaturalizantedelaprteína? I.Defineliguientecncept: Glúcid Almidón Glicerl Graa Aceite Albúmina Caseína Miosina Virus Prión II.Invetigaliguientemecanim: a)sínteideprteína(traducción). b)Mutaciónymutágen. c)Mvimient. d)Catálii. e)Variacióngenética.
69
B2 � Requerimientos de los seres vivos Prdefinición,lumanmomnívoros, es decir, nos alimentamos de caitdlqueecnideracmetibleenelplaneta.Nuetradieta–e gúnlaprpuetadelnutriólg–debecntenercantidadedefinidade cada una de las biomoléculas mencionadas en el primer bloque, lo que forma lafamapirámidealimenticiaqueapareceenlacajadepan,galleta,cereales y otros alimentos que consumimos. Sabemos que, en tanto carnívoros, debemos consumir esta fuente alimenticia que aporta proteínas y complementarla con vegetales, frutas, cereales, vitaminas, etc., los cuales nuestro organismo no es capaz de fabricar. Seguramente has escuchado el concepto aminácideenciale,mimquedebembtenercnlacmida.Pue den ser entre nueve o diez y el número varía en los diferentes seres vivos. Prejempl,lratnedelabratrirequierenc,yeltipyvariedad es diferente en cada una de las especies etudiada.Ademá,deberecrdar que somos heterótrofos , porque requerimos el material ya procesado por los autótrf(planta),quemediantelaftínteiprducenazúcar,liberan xígenynfuentedefibra.Alabimléculargánicalellamam nutrientes, los cuales funcionan como las materias primas y las fuentes de energíaquepermitenqueerealiceelmetablim.Graciaalnutriente renvamtdltejid;imaginaqueallargdenuetravidadebem repnerun18kgdepiel,yquetdalacélulamuerenyantedeacerl se reproducen y necesitan comida. Exactamente de la misma forma que se han logrado identificar todos los nutrientes que necesitamos a diario, se han realizado pruebas y se han definido dietas ideales para nuestras mascotas, el ganado, los cultivos, los hongos comestibles, lmedidecultivparabacteria,prtzari,anguijuelayranautilizadas en genética, al igual que la mosquita de la fruta y un sinfín de organismos. Alentenderquéneceitacadaquien,pdemimitarerequerimienty lograr buenos resultados. Si respetamos lo que corresponde a la biología y a cada ser vivo, no volveremos a provocar problemas como el mal de las vacas lca,elcualedeatócuandveterinarideGranBretañaagregarnala dieta de estos rumiantes carne de vacuno; o enfermedades en animales en cautiverio en zoológicos o acuarios por cambiar drásticamente su dieta; recuerda también a los pandas del zoológico de Chapultepec, que siempre muriernjóvenedecáncereneletómagprqueudietacnteníauev. Debemcmerdetd,aunquecnlímite.sifaltaunavitamina,ufrim avitaminosis, que se puede traducir en algún problema con las respuestas al ambiente; pero si exageramos, podremos padecer una vitaminosis, y es necesario esperar un tiempo para que nuestro organismo elimine el excedente de vitaminaatravédelígad,delarina,deludr,etc.Pretarazón,ara entendemquedebemcuidarquenuetradietaincluya: 70
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Aminácideenciale
Arginina, itidina, ileucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, valina y triptófano.
Ácidos grasos esenciales
Linoleico, linolénico y arcaico.
Energía dependiendo de la edad en Bebé:4,002kj kiljule Niñ:3,800kj Adlecente: 9,600 kj (mujere) y 12,600kj(varne) Adult:10,500kj(mujere)y12,400 kj(varne) Macrelementencncentracinemayrea0.005%. Micrelementencncentracinemenrea0.005%. Vitaminaenpequeñacantidadecmprvitamina,lacualen14: A(retinl),D(clecalciferl),E(tcferl),K(filquinna),B1(tiamina),B2 (ribflavina), ácid pantténic, clina, niacina, B6 (piridxina), bitina, ácidfólic,B12(ciancbalamina)yC(ácidacórbic). Aguaenuficientecantidady,aunqueetádemdatmardlitrmá al día, es necesario considerar el agua del alimento y no ingerirla en una sola vez, porque se tienen reportes de que un exceso puede provocar la muerte.
Actividad
Contesta las siguientes interrogantes. 1. ¿Prquénuetrpaítieneelprimerlugarenbeidadinfantil?
2. ¿Cuálcnideraquedebeerelmecanimgubernamentalydelaciedad para contrarrestar el efecto nocivo de la obesidad?
71
B2 � Instrumentos de evaluación Autoevaluación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Relacinaambaclumnacnelfindedefinirlcmpnentedelereviv: ()Arginina ()r ()Cleterl ()Agua ()Vitamina ()sale () ()Gluca
1.Azúcarfabricadaprlaplanta. 2.Frmanineyelectrlit. 3.sn14,entrelacualeecuentanlaA,B,C,D,KyelTcferl. 4. Ácido nucleico que existe en los ribosomas. 5. Esteroide que puede ser bueno o malo en seres humanos. 6. Solvente universal. 7.Tipdeaminácid. 8.seetudiaenMéxicgraciaalPryectgenmauman.
II.Cmpletabrelalíneacnelfindedefinirlnutriente: a) La b) L c) L energéticas. d) El e) La
son proteínas catalíticas. proporcionan energía. conforman estructuras, además de que constituyen en reservas riginacélulaytejid. eliminan o controlan bacterias, virus, hongos, parásitos.
III.Mencinalacaracteríticadelaguaqueacenpiblelavida:
IV.subrayalarepuetaquecntetacrrectamentecadaenunciad: 1. Mléculainrgánicaqueepreentaenltreetaddeagregacióndelamateria: a) Agua
b) sal
c) Carbnat
d) silicat
2.Elementprimarienlereviv: a)h, he,C, o b)Na, Ca,K, A c)ChoNsP
d) Fe,Cu, Al,Mg
3.Tipdeácidnucleic: a)
72
b)
c)
d)
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
4.Tipdelípid: a) Ácidleic b) Albúmina
c)Ácidmuriátic
d)Gluca
c) hemglbina
d) Clágen
5.Prteínacntráctil: a) Amilaa
b) Miina
6.Enlacecaracteríticdelaprteína: a) Peptídic
b) Iónic
c) Cvalente
d) Puente de idrógen
7.Launióndeunazúcar,unabaenitrgenadayunácidffóricellama: a) Nucleóid b) Nucleótid
c)
Uracil
d) Ácid nucleic
8.Alteraciónenelquedeterminavariaciónyadaptación: a)Recmbinación b)Replicaciónc)Mutación
d)Traducción
9.Nutrienteindipenableparaeleruman: a) Prteína
b) Graa
c) Azúcar
d) Tda
10.Fuentealimenticiaqueprprcinafófr: a)Lece b)Cácaradearrzc)Verduradejaverded)Fruta
73
B2 � Guía de observación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Deempeñaevaluar:Exposición en equipo sobre los ácidos nucleicos.
Indicador 1. Muestran dominio del tema. Exponen con orden y claridad los conteni2. dos del tema. 3. Utilizarnmaterialdidácticdeapy. Prvcanlaparticipacióndeucmpa4. ñer. 5. Realizaneióndepreguntayrepueta. Contestan correctamente las preguntas 6. deucmpañeryprfer. Calicación
Cumplimiento Ejecución Si N Pnderación Calif. 2.0
Observaciones
2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 10.0
Evaluador:
Tabladepnderación 1 = Sí cumplió
0=Ncumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientprlapnderación 74
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv
Lista de cotejo: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Prductaevaluar:Invetigaciónytrabajecritbreanrexia,bulimiaybeidad.
Indicador
Cumplimiento Ejecución Si N Pnderación Calif.
Eltrabajincluyóintrducción,dearrll, conclusión y bibliografía. El tema fué desarrollado de manera clara, 2. coherente y precisa. Eltrabajpreentóequema,ilutraci3. ney/gráca. El texto mostró la idea fundamental del 4. tema. 1.
Observaciones
2.0 2.0 2.0 2.0
5. Eltrabajcntócnbibligrafíaextena.
2.0
Calicación
10.0
Evaluador:
Tabladepnderación 1 = Sí cumplió
0=Ncumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientprlapnderación 75
B2 � Coevaluación: BLOQUE 2 Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
1. Elabora un mapa conceptual sobre los requerimientos nutricionales del hombre.
II. Intercambiatumapacnuncmpañerparareviarl,cniderandliguienteindicadre: Indicador
Cumplimiento Ejecución Si N Pnderación Calif.
1. Elmapamuetralainfrmaciónuciente.
2.0
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
2.5
3. Los conceptos principales están en recuadros.
1.0
2.
4.
El mapa utiliza conectores de enlace con los conceptos.
Observaciones
1.5
5. El mapa presenta la idea clara del tema.
2.0
6. Eltrabajetáelabradcnlimpieza.
1.0
Calicación
10.0
Evaluador:
Tabladepnderación 1 = Sí cumplió
0=Ncumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientprlapnderación 76
Identicalacaracteríticaycmpnentedelereviv Rúbrica: Profesor: Alumno: Grupo:
Semestre:
Producto a evaluar: Invetigaciónbreelagua(prpiedadefíica,químicaybilógica). Aspectos a evaluar:Eltrabajdeinvetigacióndebecumplircnliguientepunt: • Preentación • Introducción • Dearrll • Bibliografía Eltrabajdebeentregareinfaltadertgrafía,buenaredacciónycnunaexteniónnmenrde cinco cuartillas aproximadamente, en la fecha y horas pactadas por el profesor. instrucciones para el docente:Eltrabajeevaluaráprcentualmentecnlarúbricaqueedetallaa cntinuación: Apecta evaluar
EXCELENTE 4 puntos
BUENo 3 puntos Entrega el día, pero no a la hora acordada.
REGULAR 2 puntos
Entregaeltrabajel día y hora acordados.
Contenido
Muestra la informaMuestra la inforción de manera clara, Muestra la informamación de manera utilizando medios ción de forma parcial. confusa. ecritygrác.
Muestra la informacion incompleta y sin claridad.
Cuerpo/ estructura integración
cntieneeltrabaj todos los niveles solicitados.
Ncntienniunól nivel solicitado.
Preentaeltrabaj originalidad e incluye Originalidad ejemplypinine personales. Redacción, ortigrafía y orden
Cntieneeltrabaj un nivel solicitado.
Preentaeltrabaj Preentaeltrabaj en su mayoría infororiginalidad, con mación pero pocos pcejemplypiejemplypinine niones personales. personales.
Entregaeltrabaj Entregaeltrabajin con pocas faltas de faltas de ortografía y ortografía y organiorganizado. zado
Entregaeltrabaj con algunas faltas de ortografía y mínima organización.
Observaciones generales
Preentaeltrabaj información copiada bajadadeInternet en su totalidad; no preentaejemplni opiniones personales. Entregaeltrabaj con demasiadas faltas de ortografía nula organización
Prcentajedecmpetencialgrad
[ Nmbreyrmadeldcente(evaluadr)
Puntuación
Entrega dos días después o más del tiempo pactado.
Fecade entrega
Cntieneeltrabaj dos niveles de los solicitados.
Entrega un día despues.
DEFICIENTE 1 punto
Juicidecmpetencia ] Competente []Tdavíancmpetente
rmadel(la)alumn(a)
Lugar y fecha de aplicación
77
Tiempo asignado: 16 horas
3
E U Q Reconoces a la célula O L como unidad de la vida B
�
E T N A I D U T S E L E D S O Ñ E P M E S E D
•
•
Reconoce a la célula como la unidad fundamental de los seres vivos. Analiza las características básicas, el origen, la evolución, los procesos y la clasificación de las células.
�
E • J • A• Z I • D N• E R• P A• E D S O T E J B O
Lacélula. TeoríaCelular. Teoríasdelaevolucióncelular. Tiposcelulares:Procariota. Eucariota.
Estructurayfuncióndelas células procariota y eucariota.
Célulaseucariotas:Célula vegetal.Célulaanimal Procesoscelulares.
� Competencias a desarrollar • Eligelasfuentesdeinformaciónmás relevantes para establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
• Fundamentaopinionessobrelosimpactosde la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones.
• Demanerageneralocolaborativa,identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
• Utilizalastecnologíasdelainformacióny la comunicación para obtener, registrar y sistematizar información para responder a
preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrastalosresultadosobtenidosenuna investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones aportando puntos de vista con apertura y considerando los de otras personas de manera reflexiva.
• Definemetasydaseguimientoasus procesos de construcción del conocimiento explicitando las nociones científicas para la solución de problemas cotidianos.
• Trabajandoenequipo,diseñamodeloso prototipos para resolver problemas.
B3 � Procarionte
CÉLULA
definida por los tipos
Eucarionte Abordado por
Biología celular
Biología molecular
mediante la ciencia de la
Citología
Morfología celular a partir de
como:
Citoquímica
Organelo
Sistema de membranas
INTRODUCCIÓN Enelpresentebloque–referidoalabiologíacelular–seentenderálaestructura y funcionamiento de la unidad básica fundamental de todos los seres vivos
quehabitamoselplaneta:lacélula.Paraestepropósito,seretomarálaúltima sesióndelprimerbloque,enelquesedescribenalgunospostuladosqueexplicanelorigendelavida;ahorasepretendequeelestudiantecomprendacómo estánconstituidaslascélulasylaformaenquesusorganelosfuncionanyse interrelacionan.Esnecesarioentendercómolasfuncionesdeuna“máquina” tanmaravillosa,comoeslacélula,sereflejananiveldelostejidos,órganosy sistemasdetodoslosseresmulticelularesquehabitamosesteplaneta. Actividad introductoria En el siglo sepensabaquelacélulasóloestabaformadaporunamembra na,unnúcleoyelcitoplasma.Ahorayconlaayudadelacitología,lacitoquí -
micaylamicroscopía,sabemosqueesmuchomáscomplejayqueenalgunos casoses “Totipotencial”.Esteúltimotérminonossitúaen lascélulasmadre, lascualessecultivanparaformartejidos. 1. ¿Todaslascélulastienenlamismaestructurayfunción? 2. ¿Quéorganelosconstituyenlaultraestructuradelascélulas? 3. ¿Saber cómo funcionan las células nos permitió entender cómo funcionan
losorganismos?
80
Reconoce a la célula como unidad de vida
LA CÉLULA En el siglo , los alemanes Matthias Schleiden (1804-1881) y Theodor
Schwann(1810-1882)formularonlaTeoríaCelular,enlacualsosteníanquelas plantas y los animales se componen de células. Estos investigadores basaron
lospostuladosdeestateoríatantoentrabajospropioscomodeotrosautores, quieneshabíanestudiadodiversostejidosenelmicroscopio.Actualmente,se reconocequelosorganismossecomponendediversostiposcelularesyquela célulaeslaunidadmáspequeñadelamateriaviviente. La célula no es únicamente la unidad estructural o anatómica básica de los seres vivos; también es la unidad funcional, lo cual es evidente en
padecimientoscomoladiabetes,enelquesólociertascélulasdelpáncreas tienen funciones alteradas, en lugar de todo el órgano. Las células son capaces de reproducirse; los organismos unicelulares se reproducen cuando la célula se divide, los organismos multicelulares crecen cuando sus células se
http://biovisions.mcb.harvard. edu/
“La vida interna de la célula” animación de la Biología creada por Bio Visions, en la
Universidad de Harvard. Son pioneros en esta rama de la animación computarizada el Dr.RobertA.LueylaDra,JanetIwasa.Laanimaciónmo lecular usa toda la tecnología alcanzada por la industria del cine.
dividenylascélulasestáninvolucradasenlareproducción.LaTeoríaCelular define en consecuencia a la célula como la unidad anatómica, fisiológica y de origen de todos los seres vivos.
Eltamañoylamorfologíacelularsonmuyvariados;porejemplo,losóvulos de ranas y paramecios son lo suficientemente grandes (mayores de un milímetro)comoparaservistosporelojohumano.Perolamayoríadelascélulas sonmáspequeñasquelamilésimapartedeunmilímetro,untamañoque les permite contar con una superficie lo suficientemente grande como para poder intercambiar moléculas con el medio para la entrada de nutrientes y la salida de desechos.
Paramecio.Protozoariociliadoquellegaamedirhasta2.5 milímetros.
Actividad
Conlafinalidaddequetengasunanocióndelasdimensionescelulares,inves tigaeltamañodelassiguientescélulas: Eubacterias como Escherichia coli y Salmonella typhi. Célulashumanascomo fibroblasto, neurona, hepatocito, eritrocito, macrófago y leucocito.
Las células se clasifican en dos grupos –procariontes y eucariontes–, de acuerdoconlapresenciaoausenciadenúcleoverdaderoydeciertosorgánulos yestructuras.Losprocariontessonorganismosunicelularesquenoposeen membrana nuclear, es decir, carecen de un núcleo verdadero; también se caracterizanpornotenerorgánulosmembranosos,centrioloycitoesqueleto. Enestegruposeencuentranlasbacteriasylasarqueobacterias,quedebemos recordarquesonlosseresvivosmásantiguosennuestroplaneta.Adiferencia de los procariontes, las células eucariontes poseen membrana nuclear y orgánulos membranosos. En este grupo se encuentran a la vez organismos unicelulares como los protozoarios, y organismos pluricelulares como los vegetales, los hongos y los animales. 81
B3 � En general, las células eucariontes se clasifican en: animales, vegetales o de hongos. Sus características distintivas las puedes encontrar en la siguiente tabla. Célula animal
Célula vegetal
Célula de los hongos
1. Heterótrofas: necesi-
1. Autótrofas: capaces 1. Heterótrofas:necesitan
tan ingerir su alimento,yaquenolopueden sintetizar. 2. Presenciademembrana citoplásmica compuesta de fosfolípidos y proteínas.
de sintetizar carbohidratos a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. 2. Presenciademembrana citoplásmica compuesta de fosfolípidos y proteínas, rodeada por una pared celular formada de celulosa.
3. Poseencentriolosy lisosomas. 4. Sus vacuolas son pe-
queñas. 5. Tienen los siguientes organelos y estructu-
ras: núcleo, nucléolo, retículo endoplásmico rugoso y liso, citoes-
3. Carecendecentriolos y lisosomas. 4. Sus vacuolas son grandes.
absorber su alimento,
ya que no lo pueden sintetizar.
2. Presencia de membrana citoplásmica compuesta de fosfolípidos y proteínas, rodeada por una pared celular for-
madadequitina. 3. Carecendecentriolos y poseen lisosomas. 4. Sus vacuolas son de
diversostamaños. 5. Tienen los siguientes
5. Tienen los siguientes
organelos y estructu-
organelos y estructuras: cloroplastos, núcleo, nucléolo, retículo endoplásmico rugoso
ras: núcleo, nucléolo,
y liso, citoesqueleto,
Golgi, ribosomas y citoplasma.
queleto, aparato de Golgi, ribosomas y citoplasma.
aparato de Golgi, ribosomas y citoplasma.
retículo endoplásmico rugoso y liso, citoes-
queleto, aparato de
Célula Animal
Tabla 3.1 Tiposde
Célula Vegetal
células eucariontes y
Ribosomas Mitocondria
característicasquelas distinguen.
Centriolo
Citoesqueleto Nucléolo
Vacuola
Retículo endoplasmático liso
Retículo endoplasmático liso
Ribosomas
Membrana plasmática Cloroplasto
Membrana plasmática
Citoplasma
Citoplasma
Aparato de Golgi
Aparato de Golgi Retículo endoplasmático rugoso
Existen múltiples clasificacio-
Citoesqueleto Nucléolo
Mitocondria
Peroxisoma Núcleo
Peroxisoma Retículo endoplasmático rugoso
Núcleo
Las células procariontes
nes de las células basadas en
elnúmerodecromosomas,el tipocelularylasformasenque obtienen su alimentación. Así, tenemos células diploides o haploides, somáticas o sexuales y autótrofas o heterótrofas.
82
Lascélulasprocariontessonmássencillasypequeñasquelascélulaseucariontes. Este tipo de células no contienen membrana nuclear, es decir, su se encuentradisueltoenelcitoplasma.Tampococontienenorgánulosdedoble membrana como mitocondrias y cloroplastos. Sus características distintivas son la presencia de material genético o detipocircularqueconformael
Reconoce a la célula como unidad de vida
nucleoide, mesosomas, pared celular de peptidoglicanos, moléculas compues-
tasdepequeñasproteínasycarbohidratos,yribosomasdetamañopequeño. Las células procariontes están presentes en cantidades abundantes en cuerpos de agua, en el aire, en el suelo e incluso en nuestro organismo, y muchas de ellas son causantes de enfermedades como fiebre tifoidea, tuberculosis, gonorrea y
úlceraspépticas.Labiosferanopodríamantenersesinellas,ya quedescomponenlamateriamuertayparticipanendiversos ciclos biogeoquímicos; también son usadas para fabricar diversosproductosenlaindustriaquímicayalimenticia,gracias
Ribosomas Membrana celular
Flagelo Pilio
Cerdas Cuerpo incluido
a o m s o s M e
a su capacidad para realizar el proceso de fermentación. Estas fueron las
N A D u l a r c c i r
P a r c e l e d u l a r
G l u c o c á l i x
Figura 3.1 Célulaprocarionte.
primerascélulasenoriginarse.LaTeoríadelaendosimbiosisdescribeelpaso de las células procariontes a las células eucariontes mediante incorporaciones conocidas como simbiogenéticas.
Endosimbiosis LynnMargulis(1938-)formulólaTeoríadelaendosimbiosisen1968,lacual proponequehace3,500millonesdeañoslaatmósferaconteníasuficienteoxígenocomoconsecuenciade lafotosíntesisdecianobacterias.Ciertascélulas procariontes,quehabíanadquiridolacapacidaddeempleareloxígenoatmosférico para obtener energía, fueron fagocitadas por otras células procariontes demayortamaño,sinqueocurrierasudigestión;deestaforma,lapequeñacélula procarionte aeróbica se transformó en mitocondria. Esta asociación entre
célulasprocariontescontamañoyfuncionesdiferentespermitiólaconquista denuevosambientes.LaTeoríadelaendosimbiosistambiénproponeque,de forma análoga, procariontes con capacidad fotosintética fueron ingeridos por
célulasnofotosintéticasdemayortamañosinqueocurrierasudigestión,y estas células fueron las precursoras de los cloroplastos.
Fagocitar.Capacidad deciertas células para alimentarse o defenderse mediante la emisión de seudópodos.
Fagocitosis.Procesomediante el cual la célula rodea con su membrana citoplasmática a una sustancia extracelular, como una partícula u otra célula, para destruirla o digerirla.
Actualmentesereconocequeexistenevidenciasquepudieranapoyarla Teoríadelaendosimbiosis: I. Tamañosimilarentrelasmitocondrias,loscloroplastosyalgunasbacterias. II. Presenciade de doble cadena circular en mitocondrias, cloroplastos y células procariontes,mientrasqueeldelnúcleodelascélulaseucarionteseslineal. III.Presencia deenzimassimilaresen lasmembranas delasmitocondriasyla membrana citoplasmática de las bacterias.
IV.Formacióndemitocondriasycloroplastosporfisiónbinaria. V. Centrosdeobtencióndeenergíaenmitocondriasycloroplastos,presentesen sus membranas.
VI.Presenciaderibosomastipo70Senmitocondriasycloroplastos,característicosdecélulasprocariontes,mientrasqueenelrestodelacélulaeucariontelos ribosomas son del tipo 80 S. 83
B3 � Porotrolado,existentambiénciertaspruebasquealparecerestaríanencon tradeestateoría,como: Figura 3.2 Teoríadela endosimbiosis.
I. Lasmitocondriasyloscloroplastoscontienenintrones,unacaracterística exclusiva del eucariótico. Procarionte
II.Lasmitocondriasyloscloroplastosnopueden sobrevivir fuera del ambiente celular; tampoco la célula eucarionte puede sobrevivir sin sus orgánulos. Sin embargo, este hecho se puede
Eucarionte
justificarporelgrannúmerodeañosquehan estado asociadas en el ambiente celular. Protoeucarionte
Cabe aclarar que laTeoría de la endosimbiosis noeslaúnicateoríaqueexplicaelorigendelas células eucariontes. Esta teoría se propuso en la
décadade1970,yenlaactualidadsiguesiendo ampliamente aceptada.
Con lafinalidad de ampliar tu conocimiento acerca de las aportaciones de diversosautores,anterioresalapropuestadelaTeoríadelaendosimbiosis, investigalaspropuestaseneláreadelabiologíade:LeonardoDaVinci(14521519), MiguelServet(1511-1553),AndreasVesalius(1514-1564),WilliamHarvey(1573-1671),RudolfVirchow(1821-1902)yRobertRemak(1815-1865).
Las células eucariontes Lascélulaseucariontessonengeneraldemayortamaño(de10a100micras) quelas célulasprocariontes.Suscaracterísticas más notables sonlapresencia de una membrana nuclear que contiene el material genético y orgánulos de doble membrana, como las mitocondrias y cloroplastos. A diferencia de las células procariotas, las células eucariontes presentan un citoplasma muy Figura 3.3 Células procarionte y eucarionte.
compartimentadoenelcualsehayanlosorgánulos,yuncitoesqueletoestructurado ydinámico,formadopormicrotúbulosydiversosfilamentosproteicos.Estetipo de células puede tener pared celular, como en las plantas, los hongos y los protistas pluricelulares, o carecer de ésta, como las células animales.
Laobtencióndeenergíadelascélulaseucariontesdependedeltipodeorgánu losqueposee;enlascélulasanimales,sonlasmitocondrias lasquerealizanestafunción.Encambio,enciertascélulas eucariontes del reino protista, las mitocondrias han tendido a desaparecer durante el curso de la evolución, en general derivando a otros orgánulos, como los hidrogenosomas.
Otrascélulaseucariontes–alposeercloroplastos–tienenla capacidad de realizar la fotosíntesis. 84
Reconoce a la célula como unidad de vida
Núcleo procarionte y eucarionte Las células procarióticas son de estructura sencilla, no poseen membrana nuclear y sus organelos carecen de membranas. Son organismos procariontes las bacterias y las cianobacterias. En las cianobacterias, el material nuclear no está delimitado por una membrana.
Lascélulas eucarióticassonmáscomplejasyelmaterialgenéticoestáenvuelto porunamembrana(núcleoverdadero);además,contienenmembranasinternas querodeanalnúcleo,alasmitocondrias,aloscloroplastos,etc.Sonorganismos eucarionteslosincluidosenlosreinosProtista,Fungi,AnimaliayPlantae. Actividad Objetivo • Observarelnúcleoencélulasprocariontesyeucariontes. Material • Microscopiocompuesto • Portaobjetos • Cubreobjetos • Agujasdedisección • Gotero • Lugol1 • Aceto-orceína(oaceto-carmín) • Palillosparadientes • Lámparadealcohol • Lápicesdecolores • Egeria densa • Nostoc (cianobacteria)2 Método A. Observación de núcleo procarionte (Nostoc) 1. Paraobservarel“núcleo”procarionte,undíaantesdelaprácticadepositar una muestra de Nostocenunrecipientepequeñoquecontengaaceto-orceína.Transcurridas24horas,efectuarunapreparacióntemporalyvercon elobjetivodeinmersiónelmaterialnuclearteñidodecolormorado. 2. Entucuadernoelaboraelesquema.
1 2
Se puede reemplazar con azul de metileno o safranina. Este género se puede colectar en medios marinos y dulceacuícolas. Observarla en material fresco o preservada en formol con agua a 4 por ciento.
85
B3 � B. Observación de núcleo eucarionte vegetal ( Egeria densa) 1. Colocar una hoja de Egeria sobre un portaobjetos que contenga acetoorceína. Calentar la preparación cuidadosamente, evitando que hierva. Adicionar una gota de aceto-orceína y cubrir la preparación con un
cubreobjetos. 2. Observarelnúcleoconelmicroscopio. 3. Hacerunesquema. C. Observación de núcleo eucarionte animal (mucosa bucal) 1. Frotarligeramentelacarainternadelamejillaconunpalillopreviamente desinfectado en alcohol.
2. Colocarlamuestraenunportaobjetos,adicionarunagotadelugolycubrir lapreparaciónconelcubreobjetos. 3. Observarelnúcleoenelmicroscopio. 4. Hacerunesquema. Resultados Dibujarloobservado.
A. Aumentos
B. Aumentos 86
Reconoce a la célula como unidad de vida
C. Aumentos
Cuestionario 1. ¿Quéorganismoobservadoesprocarionte? 2. ¿Cómoseobservaelnucleoideen Nostoc?¿Presentamembrananuclear? 3. ¿Dequécolorseobservael“materialnuclear”? 4. ¿Sonparecidoslosnúcleosde Egeriaydelamucosabucal? 5. ¿Quélosdelimita? 6. ¿Quéreactivoseutilizaparaobservarlosnúcleosprocarionteyeucarionte? Investiga • Lasdiferenciasentrelascélulasprocarionteyeucarionte. Sugerencias
• Observarmaterialnuclearencianobacterias: Oscillatoria, Calothrix , Phormidium, Lyngbya y Anabaena.
• Observarelnúcleoenlosglóbulosrojosdelarana. • Observarelnúcleoenlaepidermisdelajo. Actividad Escribe en las líneas la información faltante.
Tipo Procarionte
Organelos
Ejemplos Bacterias
Célula
87
B3 � Tipo
Organelos
Eucarionte
Ejemplos Hifas
Célula
I.Contestalassiguientespreguntasenlosespaciosenblanco: 1. ¿Cómosedefineunacélula?
2. ¿Quédiferenciaaunorganelodeunsistemamembranal?
3. ¿Quéentiendesporcélulassomáticasyquéporcélulassexuales?
4. ¿Quéautoresformularonlateoríacelularycuálessonsuspostulados?
5. ¿Quediferenciaaunacélulaprocarióticadeunaeucariótica?
6. Entres renglones sintetizalateoríaqueexplica elorigende las células eucariontes a partir de las procariontes.
Enplenaria,elaborarunmapadelconceptocélula:origen,composición,tipos y elemento estructurado. 88
Reconoce a la célula como unidad de vida
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA Desdequeelhombretuvoconcienciadesímismo,sehaplanteadolasmismas preguntas:¿quiénsoy?,¿cómolleguéaquí?,¿porquémeparezcoamispadres?, ¿cómoseránmishijos?,¿porquésoyunservivo?,¿cómoseoriginólavidaenla Tierra?,¿lasplantasylosanimalessiemprehansidocomolosconocemos? Enelprincipio,nuestracivilizaciónloexplicótodoapartirdeunsersupremoque creótodaslascosas(Teoríacreacionista).Unadeestasexplicacioneslaformularonlosantiguosgriegos,quepensabanquetodoloexistenteseoriginóapartir de cuatro elementos (agua, aire, tierra y fuego); otro caso corresponde a nues-
trosantepasadosmesoamericanos,quienessosteníanqueelhombreprovino de una mazorca de maíz. En el libro del Génesis, el hombre se originó de lodo y
lamujerdeunadesuscostillas. Laciencia,desdeotropuntodevista,haintentadoexplicaralolargodeltiempo nuestroorigenapartirdeluniverso,denuestragalaxia(VíaLáctea),denuestro SolodenuestraTierra,medianteexplicacionescomolasdeCarlSagan,divulgadordeciencianorteamericano,quienseñala: “El origen y la evolución de la vida están relacionados del modo más íntimo con el origen y evolución de las estrellas; los átomos fueron generados en estrellas
rojasgigantes”. Ademásaclara: “Hace10o20milmillonesdeaños,sucedióelBigBang(granexplosión)yen unareacciónencadenaseformaronlasgalaxiascomolaVíaLáctea”. Yconcluye: “Sóloennuestragalaxia(VíaLáctea)debenexistirsecuenciasevolutivascontinuasque,inclusiveensuadolescenciaviolenta,nosdanmuestradetodoesto”. Comopuedesentender,estasteoríassonevolucionistaspuestoqueplantean cambiocontinuoenlaTierra,esdecir,concaracterísticastotalmentediferentes aaquellasdelmomentoenqueseformó(laatmósferaprebióticaoprimitiva),a cómosedefineenlaactualidad,oacómoseráencuatromilmillonesdeaños. A continuación, de manera breve, se exponen en orden las diferentes teorías
sobreelorigendelavidaquehansidopropuestasendiferentesépocas. 89
B3 � Teoría de la generación espontánea Su origen se remonta a la etapa de la prehistoria, cuando todo se explicaba a partir de las fuerzas naturales y las ideas religiosas. Es decir, todo era explicado fueradelcontrolhumano,apartirdeuncreadorydeelementosqueencombi-
nacionesdefinidasformarontodoloqueconocemos.Recuerdaquelosgriegos teníanrecetasquepuedenutilizarseenlaactualidad–bajosuscondiciones,cla ro está–, para formar seres vivos a partir de materia en descomposición, ropa sucia, semillas, lodo, etcétera.
Tambiéndebesrecordarlaimportanciaqueenlaépocadelluviasteníaeldesbordamiento del río Nilo, cuando se formaba un lodo o barro a partir del cual los egipcios veían salir a sapos, ranas, culebras, etcétera.
Enconcreto,esunateoríaqueintentabadefinirelorigendelavidaapartirde materia inanimada o de materia orgánica en descomposición. Varios científicos en el siglo (JanBaptistvanHelmontyJohnNeedham) repitieron los experimentos para originar ratones, y en el siglo lohizoFélix
Pouchet,losprimerosconropasucia ybasura yelsegundoconmateriaen descomposición.Debeprecisarsequenosecontrolabaelmaterial,yaquese mantenía a la intemperie, o bien, no se esterilizaba de manera adecuada.
Teoría de la panspermia o cosmozoica Esta teoría apareció en un texto sobre la Creación de los mundos, el cual fue asig-
nadoalquímicosuecoSvanteArrheniusyotroscientíficos.Enésta,losautores definenelorigendelavidaenlaTierraapartirdelespacioexterior(extraterres tre),mediantelainyeccióndeesporasqueprovienendecometasometeoros quechocanconlasuperficiedenuestroplaneta.La nos ha dado a conocer losresultadosdesusanálisisdeestosmateriales,arrojandoeldatodequeposeenmonómerosdelasbiomoléculasconocidas,porloqueesunateoríavigen te,aunquenuncasehanencontradolastanfamosasesporas.
Teoría de la biogénesis Cuandoalprincipiodeestetextodefinimosanuestroplanetacomoelúnicoque generaymantienelavidaqueconocemos,dealgunamanerahacemosreferen ciaaestaexplicación,lacualseatribuyeaFrancescoRediyseconocecomode labiogénesis.Segúnestepostulado,debemosentenderque“lavidasólopro cededelavida”.Retomandolanocióndegeneraciónespontánea,elinvestigador italiano elaboró caldos nutritivos a los cuales esterilizó con calor y tapó hermética-
mente,observandoquenosegenerabangérmenes.ElmismoRediusófrascoscon carnequemantuvoenlotestapadosydestapados,ysóloobservóinsectosen aquellosquenotapó.TheodorSchwann(alemán)conalgunasvariantesobtuvo resultadossimilares,ylapolémicafuedefinitivamenteeliminadacuandoLouis 90
Reconoce a la célula como unidad de vida
Pasteur(francés)creólosmatracesde“cuellodecisne”,enloscualescolocócal dos nutritivos, y con la ayuda de sopletes alargó y dobló las bocas de los mismos,
impidiendoqueelairetuvieracontactoconlasmuestras.Hacemosreferenciaa un experimento realizado en el siglo ,ydebessaberqueenelmuseodonde aúnsemuestran,loscaldoscontinúansincontaminación,loqueseguramente cambiaría si se rompieran los famosos cuellos.
Teoría de la evolución química Siempresehapensadoquealentenderlaformaenquelosbioelementossecom binan para formar a las biomoléculas y éstas para formar células, se encontraría el
caminoquesiguiónuestroplanetaparagenerarlavida.Eranecesariodefiniralas biomoléculasprecursorasy,medianteexperimentos,lograrqueéstasseunieran enentidadesindependientesanivelanatómicoyfuncional.Conestaóptica,en 1924elquímicorusoAleksandrOparin,yen1928elinglésJ.B.S.Haldane,por separado y en sus respectivos laboratorios, obtuvieron los mismos resultados.
Porestarazón,alateoríaseleconocecomodeOparin-Haldaneyserefierea lasíntesisabiótica(quimiosíntesis)ylaformacióndeunaenvolturagaseosaen elexteriordelaTierrareciénformada,alaquellamaronatmósferaprimitivao prebiótica de tipo reductor, es decir, rica en hidrógeno y carente de oxígeno, en la cualseencontrabantambiéncompuestoscomoelmetano(CH 4),amoniaco(CH3), agua(H2O),bióxidodecarbono(CO2),anhídridocarbónico(CO)ynitrógeno(N2).
Apartirdeestasmoléculassimples,seformanmoléculasorgánicascomplejas queseacumulanhastaformaruna“sopaprimigenia”(caldonutritivo). Nuestro planeta en esa época era tremendamente inestable. Estaba sujeto a descargas eléctricas (tormentas), radiaciones solares (sobre todo ultravioletas),
erupciones volcánicas, choque de meteoritos, etc., y seguramente en estas condiciones las moléculas simples formaron compuestos multimoleculares
(prebióticos) como los azúcares, ácidos grasos, aminoácidos, bases púricas y primídicas,etc.,queconformaronagregadosquefueronllamadosprotobionteso coacervados.
Loscoacervadossehicieroncadavezmáscomplejosyformaroneubiontes,que sereprodujeronytransmitieronsuscaracterísticasasusdescendientes,gracias a la presencia de compuestos polimerizados precursores del o . Oparin, a lo largo de varias décadas del pasado siglo , intentó obtener coacer-
vadoscadavezmáscomplejos,llegandoinclusoainyectarlesmaterialintracelular queextraíadecélulasvivasy,porelconocimientoqueteníadelasmembranasce lularesycambiandoelpHdelasoluciónqueloscontenía,logróquesedividieran, crecieran,murieranynacierannuevascélulas,conloquepordefiniciónafirmaba queseencontrabanvivos.En,Foxintentóalgosimilarycreólasmicroesfe rasproteinoides;enMéxico,elDr.AlfonsoLuisHerrera(basadoensuteoríadela plasmogenia),creóasuvezalossulfobiosycolpoides;peroesclaroqueninguna de estas estructuras correspondía a un ser vivo. 91
B3 � Porotrolado,elnorteamericanoStanleyL.Millerideóunaparatoenqueimi tó las características descritas por Oparin, y en un matraz colocó todas las moléculas inorgánicas, las cuales fueron calentadas y sometidas a descargas
eléctricas;despuésdeunasemanaobservógotas,lasqueanalizóydescubrió quecorrespondíanaaminoácidos,basesnitrogenadasyotrosmonómerosde biomoléculas. Esta parte de la teoría fue comprobada exitosamente y, por esta razón, sigue vigente.
Coacervados Loscoacervadossonagregadosmolecularesdeproteínaosustanciasparecidas aésta,quesemantienenjuntasenformadegotasyqueestándelimitadaspor una membrana semipermeable. Son sistemas simples, primitivos, no vivien-
tes,formadospormacromoléculasorgánicas,quealevolucionaroriginaron lasprimerascélulas,porloquerepresentanlatransiciónentreloscompuestos orgánicos y las primeras formas de vida. En el laboratorio de Biología se pueden producir coacervados a partir de dos
compuestosorgánicos:lagelatina(proteína)ylagomaarábiga(azúcar). Actividad
Objetivo •Crearcoacervadosapartirdesustanciasorgánicas. Material •Microscopiocompuesto •Soluciónacuosadegelatina1 •Soluciónacuosadegomaarábiga2 •HCl0.1M3 •Azuldemetileno •Safranina •Gotero •Cubreobjetos •Portaobjetos •PapelindicadordepH(rangoamplio) •Vasodeprecipitados Método 1. Colocarenunvasodeprecipitadostresmldelasolucióndegelatinacon1/2ml delasolucióndegomaarábiga.MedirelpHdelamezclaconelpapelindicador. 2. Ponerunagotadelamezclaenunportaobjetosyobservar enelmicroscopio a menor aumento. 1 2 3
92
Ungramodegelatinadisueltaen60mldeaguadestilada. Ungramodegomaarábigadisueltaen50mldeaguadestilada. 9.3mldeácidoclorhídricoconcentrado,mezcladoconaguadestiladaparaobtenerunlitrodesolución.
Reconoce a la célula como unidad de vida
3. Agregar con cuidado el ácido clorhídrico, gota a gota, al vaso de precipi-
tados,hastaquelamezclaseenturbie.RegistrarelpHdelamezclaconel papel indicador.
4. Colocarunagotadelamezclaenunportaobjetosyobservarenelmicroscopio la formación de los coacervados.
5. Añadirsimultáneamentealapreparaciónunagotadeazuldemetilenoy una gota de safranina.
6. Observarenelmicroscopio. 7. Hacerinesquema. Resultados Dibujarloobservado.
Aumentos
Cuestionario 1.¿Quésonloscoacervados? 2.¿Quésustanciasseusaronparaformarcoacervados? 3.¿CuáleselpHregistradoenlamezclaquecontienecoacervados? 4.¿Quéaspectotienenloscoacervados? Sugerencias • C. A.Welchet al.(1975)señalan: – Ungramodegomaarábigaparaobtener100mldesolución. – Ungramodegelatinaparaobtener100mldesolución. – Mezclartresmldegomaarábigaconcincomldegelatina.
93
B3 � CONCEPCIONES ACTUALES SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA Sirecuerdaseltema1.5,enlosiniciosdelsiglosabemosquelavidanopuedeproducirseenunlaboratorio,aunquetenemosclarocómoestánformados los seres vivos. Si, gracias al aparato de Miller, es posible entender cómo se formaron los ácidos nucleicos, tal vez al analizar cada uno de éstos podamos definircómoseformóunservivo.EnunlaboratoriodeLaJolla,California,, los doctoresRobertsonyJoycesintetizaron en un tubo de ensayo y observa-
ronqueéstetomadelmedioloquenecesitaparaobtenercopiasdesímismo. Estos clones de coneltiempopresentannuevaspropiedades.En1994,en laUniversidaddeColorado,elDr.ThomasCechdescubrióenunprotozoarioun concapacidadcatalítica,loquehastaentoncessóloseasociabaalaspro teínas.Estedescubrimientoaportónuevosdatosquesecomplementancon otroscaldosdiferentesalosqueMillerpusoensuaparatoyquehanpermitido la formación de 14 de 20 aminoácidos, así como de hidrocarburos, ácido acéti-
co,ácidofórmico,azúcares,etcétera. Además, contamos con otros datos nuevos, entre los cuales se cuenta la pre-
senciadeácidocianhídricoyformolenelcometaHalley,odesustanciascomo elgrafito,carburodesilicio,74aminoácidosycasi250hidrocarburos,quese encontraronenelasteroidequecayóenAustriaenelaño1969,elcualtambién poseíalosácidosnucleicosylascincobasesnitrogenadas(A,T,C,GyV),en consecuencia.Porestarazón,ysiconsideramostemperaturasde200ºCyuna presiónde350atmósferas,podemosentenderquelasbacteriasmásantiguas queconocemossobrevivanenmaresprimitivos,enburbujas,encristalesde arcillaquesereplicanyqueseestudianencondicionesextremas,porejemplo, enelLagoSaladoenUtah,,eneldesiertodeAtacama,Chile(elmásseco delplaneta),enlosvolcanesactivosdelasIslasHawai,enelÁrticooenlaestacióndeinvestigacióndelaAntártida;setratadelasarqueobacterias,losseres vivos con mayor permanencia y adaptación a las cambiantes condiciones de
nuestroplaneta.TalvezlavidafueradelaTierradebeparecerseaellas. Actividad
Contodalainformaciónquesetehaproporcionado,esposiblequeyatengas unaideadecómoseformólavidaenlaTierra.Escríbelaenunresumenycompártelocontumaestroycompañeros.
94
Reconoce a la célula como unidad de vida
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR Gracias al desarrollo de la microscopía, se han llevado a cabo estudios detallados de las estructuras celulares en una gran cantidad de organismos. Resulta sorprendente la enorme diversidad de tipos celulares existentes entre las es-
peciese,incluso,enunmismoindividuo.Tansóloenelcuerpohumano,por ejemplo,existenmás dedoscientostiposde célulasque varían entamaño, forma y función. A pesar de la gran diversidad estructural y funcional, todas las células poseen una membrana celular o citoplasmática, material genético y citoplasma.
Lamembranacelularocitoplasmáticaesuna doblecapadefosfolípidoscon proteínas y carbohidratos. Su función es controlar el paso de las sustancias
químicas a través de sus canales, unir a la célula con otras células y recibir estímulosyseñales.Elmaterialgenético( y ) contiene las instrucciones paralaproduccióndelasproteínasquecontrolantodaslasfuncionescelulares. El citoplasma está constituido por el citosol, orgánulos celulares y diversos com-
puestosorgánicoscomomoléculascomplejasosimplesqueseencuentranen suspensión o en estado coloide. El citosol es un fluido acuoso cuya función es con-
tenernutrientes,ionesyalosorgánuloscelulares.Losorgánuloscelularesson estructurassubcelularescondiversasfunciones,quevaríandeacuerdoconeltipo de célula; la composición y la función de los mismos se muestra en el siguiente cuadro. Estructura
Composición
Función
Doblemembranaconporosque
Intercambio de sustancias
contiene al material genético.
químicasatravésdesusporos.
Núcleo
Membrana nuclear, y el nucléolo.
Direccióndelasfunciones
Nucléolo
y .
Síntesis de ribosomal.
Retículo endoplásmico rugoso
Membranas interconectadas en forma de canales cubiertas por ribosomas.
Secreción de proteínas.
Retículo endoplásmico liso
Membranas interconectadas en forma de canales.
Metabolismo de lípidos y desintoxicación de drogas.
Ribosomas
Dossubunidadessinmembrana constituidas de y proteínas.
Síntesis de proteínas.
Membrana nuclear
celulares.
Tabla 3.2 Composición y función de los orgánulos y estructuras celulares.
95
B3 � Aparato de Golgi
Mitocondrias
Membranas apiladas llamadas dictiosomas, no comunicadas entre sí.
Sacosdedoblemembranaque se pliegan al interior con propio.
Citoesqueleto
Cloroplastoso
Red de proteínas filamentosas en el citoplasma.
Produccióndeenergíaenforma de . Direccióndeltránsitocelular y posicionamiento de los orgánulos.
Sacosdedoblemembranaque Fotosíntesis.
Sacosdeunamembranaque
Digestióndesustancias
contienen enzimas hidrolíticas.
ingeridas .
Vacuolas
Sacos de una membrana.
Almacenamiento de agua, almidón, proteínas o lípidos.
Peroxisomaso
Sacosdeunamembranaque
Degradacióndelperóxidode
microcuerpos
contienen enzimas.
hidrógeno .
Lisosomas
Centriolos Paredcelular
Mesosomas
Doscilindrosperpendiculares constituidos por proteínas.
Formacióndelhusomitótico.
Estructurarígidaoplásticaque
Protecciónysoportealas
rodea la membrana celular.
células.
Separación de cromosomas Invaginaciones de la membranacelularquefijanalos bacterianos durante la división cromosomas.
de la membrana celular al interior de la célula.
almacenamiento y envío de proteínas .
contienen tilacoides, clorofila y su propio .
plastidios
Invaginaciones. Proyecciones
Procesamiento(modificación),
celular.
Sistema de membrana Comoyaseexplicó,tantolascélulasprocariontescomolaseucariontesposeen unamembranacitoplasmáticaquedefinesuslímitesyregulaeltránsitodesus tanciashaciaafuerayhaciaadentrodelacélula.Lascélulaseucariontes,además de la membrana citoplasmática, poseen sistemas membranosos internos con límites establecidos por membranas cerradas con permeabilidad selectiva. Este sistema de membranas presente en las células eucariontes se conoce como sistema de endomembranas y está compuesto, entre otros orgánulos, por el retí-
culoendoplásmico,elaparatodeGolgi,lasvacuolasylasvesículas.Cabeaclarar que,sibientodosestosorgánulosestánfísicamenteseparados,seencuentran interconectadosdemanerafuncional,comoloveremosmásadelante.También revisaremoslascaracterísticasgeneralesdelamembranacelular,lacualseajusta al mismo plano general de las células procariontes y eucariontes.
• Membrana celular Lamembranacelularo citoplasmáticasepara elambiente internodel externo. Esta estructura se encarga de regular la entrada y salida de moléculas a la célula, ayudandoasíamantenerunambienteinternoestable.Lamembranacelularcon 96
Reconoce a la célula como unidad de vida
tienemoléculasqueactúancomoreceptoresespecíficosquepermitenalacélula interaccionarconmensajerosquímicosyemitirlarespuestaadecuada.Enlacom posiciónquímicadelamembranaseencuentranlípidos,proteínasyglúcidos. Enelañode1972,JonathanSingeryGartNichol -
Carbohidrato
son propusieron el modelo del mosaico fluido para explicar la forma en la cual está constituida
lamembranacelular.Estemodelosostienequela membrana citoplasmática es un fluido compuesto de una bicapa de fosfolípidos,enlaqueseencuentran embebidas completa o parcialmente diver-
sas proteínas. Las proteínasestándistribuidas en un patrón irregular y varían de membrana en membrana.Losfosfolípidosdelamembranacelularex ponen sus regiones hidrofílicas hacia el exterior y el
interiordelacélula,sitiosenlosqueabundaelagua. En cambio, la parte hidrofóbica de los fosfolípidos
Glicoproteína Proteína Colas hidrofóbicas
Glicolípido Cabeza polar Dobl capa de fosfolípidos
Proteína extrínseca Proteína intrínseca
Colestero
Figura 3.4 Modelo del mosaico fluido.
se ubica en las colas de los fosfolípidos, las cuales se mantienen en contacto unas con otras.
Actividad
Con elobjetivode entendera profundidadlos mecanismosdetransportea través de la membrana celular, investiga las formas pasivas por medio de las cuales penetran productos a las células, como ósmosis, difusión y diálisis.
Responde¿porquéseafirmaquenoesnecesarioelgastode en estos mecanismos?
Turgencia y plasmólisis Todoslosmaterialesqueentran alacélula osalen deellalohacen através delamembranacelular.Cuandounacélulavegetalseexponeaunasolución concentradadeazúcar,saluotrasustancia(ambientehipertónico),elaguase difundehaciaafueradelacélulaocasionandoqueelprotoplastoylasvacuolas se contraigan dentro de la pared celular. Esta pérdida de agua en la célula
Fosfolípidos.Lípidoscon
sedenominaplasmólisis,yalcontinuar,ocasionaríaquelacélulacolapsaray muriera.Porelcontrario,siunacélulavegetalsecolocaenunasoluciónhi -
carga parcial compuestos
potónica, tenderá a absorber agua hasta llenarse por completo e hincharse, fenómeno conocido como turgencia.
porglicerol,alqueseleunen dos ácidos grasos y un grupo fosfato.
Hidrofóbica. Molécula o porcióndeéstaquerepele el agua.
Objetivo • DemostrarelfenómenodeplasmólisisyturgenciaenlascélulasdeEgeria densayplantasdefrijol.
Hidrofílica. Molécula o porcióndeéstaquepuede mezclarse con el agua.
Material • Microscopiocompuesto • Portaobjetos • Cubreobjetos • Agujasdedisección 97
B3 � • • • • • • • • •
Lápicesdecolores Gotero Aguadestilada(250ml) Servilletasdesechables Soluciónsalina1 Soluciónazucarada2 Recipiente Egeria densa (planta dulceacuícola)3
Plantasdefrijol
Método Egeria densa
1. ElaborarunapreparacióntemporalconunahojadeEgeria y agua destilada. Observar en el microscopio el fenómeno de turgencia.
2. Haceresquema. 3. Por un extremo del cubreobjetos, eliminar el agua con una servilleta desechable e inmediatamente adicionar dos gotas de solución salina. Observar en el microscopio la plasmólisis.
4. Hacerunesquema. 5. Retirarlasoluciónsalinaconunaservilletadesechableyreemplazarlacon dosgotasdeaguadestilada.¿Quésucede? Plantas de frijol 1. Poneragerminarsemillasdefrijolunosdíasantesdeefectuarselapráctica. 2. Colocarunaplantaenunvasoconaguaylasotrasdosenrecipientesque contengan agua salada y azucarada por separado. 3. Anotar los cambios observados.
Resultados Dibujarloobservado.
A. Aumentos
1 2 3
98
Prepararlaconmediacucharaditadesaldemesay100mldeaguadestilada. Prepararlaconunacucharadadeazúcary100mldeaguadestilada. Se puede reemplazar con epidermis de lirio, betabel o lechuga.
Reconoce a la célula como unidad de vida
B. Aumentos
Cuestionario 1. ¿Quéesturgencia? 2. ¿Quéesplasmólisis? 3. ¿Enquéfenómenoocurreseparacióndelprotoplastoydisminucióndel tamañodelasvacuolas? 4. ¿Quélesocurrealascélulasplasmolizadascuandoselesagregaaguadestilada? 5. ¿QuélesucederíaalaplantadeEgeria densasifueracolocadaenaguademar? 6. ¿Quécambiospresentanlasplantasdefrijolalsercolocadasenaguasalada yazucarada? 7. ¿Quéfenómenosepresentaenellas?
• Retículo endoplásmico Es un sistema continuo de membranas, sacos aplanados y tubos conectados entresí,especializadoenelprocesamientoquímicoytransportedeproteí nas, la síntesis de lípidos, la regulación del calcio en el citoplasma y la elimina-
cióndedrogas.Lacantidadderetículoendoplásmicoquecadacélulacontiene está relacionadadirectamente consuactividad;por ejemplo,loslinfocitosB maduros–quesoncélulasespecializadasenlasíntesisysecrecióndeanticuerpos– poseen un retículoendoplásmicoparticularmente prominente. Existen dostiposderetículoendoplásmico:elrugoso,conribosomasadheridosensu superficie,yellisosinribosomas.Losdostiposderetículosendoplásmicosson estructuras continuas entre sí.
99
B3 � a) Retículo endoplasmático rugoso en donde de observan los ribosomas
b) Retículo endoplasmático liso
Luz Luz
de 0.05 a 1 m Ribosomas
c) Modelo de un ribosoma completo
d) Definición de las subunidades a nivel esquemático y su posterior unión
Subunidad grande Región de síntesis de los péptidos
ARNm
Sitio de salida de los nuevos péptidos
Subunidad pequeña
e) El retículo en la célula
Subunidad grande
f) Los ribosomas en el retículo
Subunidad pequeña
Ribosoma funcional completo
g) Y finalmente el ribosoma aislado
Ribosomas
Cisternas de retículo endoplasmático granular (rugoso)
Figura 3.5 Retículos endoplásmicos (rugoso y liso).
Al retículo endoplásmico rugoso se transfieren las proteínas sintetizadas en
susribosomasadheridos,paraserprocesadasquímicamenteyasíadquirir funcionalidad.Elprocesoquímicoconsisteenelplegamientoenlacorrecta estructura terciaria o cuaternaria y/o la adición covalente de carbohidratos.
Unavezquelasproteínashansidomodificadasenelretículoendoplásmico rugoso, se almacenan temporalmente o se exportan por medio de vesículas al aparato de Golgi. El retículo endoplásmico liso sintetiza ácidos grasos, fosfolípidos y esteroides,
eliminaodesintoxicasustanciasdañinasyregulalaconcentracióndelcalcio intracelular. En las células musculares, el retículo endoplásmico liso (llamado retículo sarcoplásmico), está involucrado en la contracción muscular al controlar la liberación del calcio. El retículo endoplásmico liso se encuentra muy desarrollado en las células especializadas en procesos de detoxificación, como los hepatocitos o células del hígado. 100
Reconoce a la célula como unidad de vida
• Aparato de Golgi
Vesículas Vesículas
El aparato ocomplejo deGolgiestá formadopor más de cuatro sacos aplanados y apilados entre sí de forma laxa. Su
funciónesalmacenarytransportarproteínasylípidosque llegan en vesículas provenientes desde el retículo endoplás-
mico.Posteriormente,exportalasproteínasylípidoscomo productosdesecreciónoparaqueconstituyanlamembrana celular. Otra de las funciones del aparato de Golgi es producir los lisosomas, los cuales son sacos o vesículas grandes
quecontienenenzimasqueparticipanenladegradaciónde proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos. El aparato de Golgi se encuentra muy desarrollado sobre todo en Luz las células con funciones secretoras, como las células del Luz epitelio intestinal especializadas en secretar el mucus intestinal,queesunamezcladeglicoproteínasyproteoglicanos. En las células animales generalmente existen de 10 a
20complejos,mientrasqueenlascélulasvegetalesexisten cientos de ellos.
50 mm 50mm
Región Región trans n
Región Región media me i
En la siguiente figura, se ilustra la forma general en la que el núcleo, los retículos endoplásmicos, los ribosomas y el aparato de Golgi intercambian materiales. Retículo endoplásmico liso Aparato
Región Región cis ci Figura 3.6 Aparato de
Golgi.
Retículo endoplásmico rugoso
de Golgi En 1898, Camillo Golgi descubrió un organelo celular compuesto por sacos aplanados y apilados; a este organelo actualmente se le conoce como Aparato de Golgi.
Exocitosis Pinocitos
Membrana plasmática
Fagocitos
Envoltura nuclear
Figura 3.7 Intercambio de materiales en la célula.
Con elobjetivode tenerunaamplianoción delosmecanismoscelularesde intercambio de materiales, mediado por vacuolas y vesículas, te sugerimos in-
vestigarlasdefinicionesde:endocitosis,exocitosis,fagocitosisypinocitosis. • Vacuolas y vesículas Estos orgánulos son sacos rodeados por membranas con funciones de almace-
namientotemporalytransportedemoléculas–tantohaciaelexteriorcelular 101
B3 � comodentrodelacélula–queseencuentranenelcitoplasma.Porlogeneral, miden menos de 100 nanómetros de diámetro y se clasifican con base en su
tamaño,funciónycomposición;sonmásabundantesencélulasvegetalesque
Figura 3.8 Vacuola y ve-
en animales.
sículas.
Lasvesículasalmacenan,transportanodigierenproductosyresi -
Vacuola
duos celulares. Se originan en el aparato de Golgi y en el retículo endoplásmico, a partir de porciones de la membrana plasmática. Lasvacuolasseencuentranprincipalmenteenvegetalesyenal gunos organismos unicelulares, tales como las amibas, se originan mediante fusión de las vesículas procedentes del retículo endoplásmico y del aparato de Golgi. En general, sirven para almacenar sustancias de desecho o de reserva. En las plantas, las vacuolas ocupan gran parte del volumen celular y en ocasiones pueden lle-
garhastacasilatotalidad(entre30y90%).
Actividad
Investigayrespondealasiguientepregunta:¿Porquélasvacuolassondegran tamañoenlasplantas?
Material genético • Núcleo Elnúcleoeselcentroderegulacióndelasactividadescelulares.Porlogeneral, eselorganelodemayortamañodelascélulaseucariontes(5µm1 de diámetro); se compone de la envoltura o membrana nuclear, el o material genético y el nucléolo. Núcleo Poro nuclear
Membrana nuclear
ARNm
Láminas
Nucléolo
Envoltura
Fibras de proteína
ADN
Figura 3.9 Célula,núcleo, envoltura nuclear, nucléolo, cromatina y poros.
Cromatina Nucleoplasma
Bicapa tipídica
Nucléolo
Histonas
Ribosoma Traducción
Laenvolturanuclearesunaestructuratridimensionalformadapordosmembranas fosfolipídicas, una externa y otra interna, separadas por un espacio angosto y continuo con el espacio del retículo endoplásmico. Su función es separar el maµm:micra,millonésimapartedeunmetro.
1
102
Reconoce a la célula como unidad de vida
terial genético del citoplasma y permitir el intercambio de sustancias a través de los porosnucleares.Losporosnuclearessonestructurasproteicassituadasenlospuntos de unión de la membrana interna y externa de la envoltura nuclear. En contacto con la membrana interna de la envoltura nuclear se encuentra la lámina nuclear,
unareddefilamentosdeproteínascuyafunciónesestabilizaralnúcleo. El está conformado por largas cadenas complementarias de polímeros de nucleótidos; la secuencia de las bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina y timina) y de sus nucleótidos constituye la información genética de los organismos. El se asocia y compacta con las proteínas histonas y otras proteínas
paraformarlacromatina.Existendostiposdecromatina:laeucromatina(que cuenta con una forma de menor compactación) y la heterocromatina (con la
formademayorcompactación).Enelnúcleosellevaacabolareplicacióno síntesis del y la transcripción o síntesis de mensajero(m). El m es un ácido nucleico lineal con información proveniente del .Losribosomas emplean el m como plantilla para sintetizar las proteínas. Actividad
1. Investigayelaboraesquemasdel y los tres tipos de . 2. El se contrae y super-enrolla en estructuras llamadas cromosomas, los cualessondevariostipos:metacéntrico,submetacéntricoyecrecéntrico; setratadeunionesentreácidonucleicoyproteína.Defineyesquematiza cada uno de ellos. 3. El sereplica,transcribe,traduce,mutayreposa.Definecadaconcepto.
Comoaprendisteanteriormente,dependiendodesutipo,lascélulassepueden reproducir mediante mitosis o meiosis. Investiga las fases de la mitosis y la
meiosis,compáralasyenlistasusdiferenciasysussemejanzas. Elnucléoloesunaregiónespecíficadelnúcleoquecarecedemembrana,cuya funciónesproducirlassubunidadesdelosribosomas.Losnucléolosdesapa-
recenenlamitosis,mientrasqueenlainterfaseseagrandanyaumentanen número.Existendosnucléolosencadacélula,aunquegeneralmentesólouno esvisiblebajoelmicroscopio. • Nucleoide El nucleoide es la región que contiene el en el citoplasma de las células procariontes. En este tipo de células existe un cromosoma circular de doble
cadena, que se encuentra ubicado en unsectordelacélulaqueseconocecon el nombre de nucleoide, el cual no está delimitado por una membrana nuclear. El nucleoide contrasta con el sistema existente en células eucariontes, en las cuales el material genético se encuentra dentro de un sistema conocido como
Membrana plasmática Pared celular
Nucleoide (región con ADN)
Pared celular
Membrana plasmática Citoplasma
Membranas fotosintéticas
osoma
Nucleoide (región con ADN)
núcleo celular, delimitado por una membrana nuclear. Figura 3.10 Nuleoide.
103
B3 � Mitosis Generalmente, en las células eucariontes la división celular consta de mitosis o
cariocinesis(divisiónnuclear)ycitocinesis(divisióncitoplasmática).Lamitosis cariocinesis(divisiónnuclear)ycitocinesis( divisióncitoplasmática).Lamitosis esunaformadedivisióncelularenlaqueseproducendoscélulasgenética menteidénticasalacélulamadre,ycadanúcleohijotieneelmismonúmeroy tipodecromosomasquelacélulaprogenitora.Loscromosomassonestructuraslocalizadasenelnúcleocelularyestánformadasdecromatina. Esteprocesosedivideencuatrofases:profase,metafase,anafaseytelofase. Profase.Loslamentosdecromatinasecondensanparaformarloscromosomas (sehacen visi visibles bles enel enelmic microsc roscopio opio).Desapa ).Desaparece rece lamembran lamembrananuclea anucleary ry elnu-
cléolo.Seformaelhusomitóticoentreloscentriolos.Lascélulasdelasplantascon ornopresentancentriolos. Metafase.Loscromosomasduplicados(constituidosporunpardecromátidashermanas) se alinean en el ecuador del huso mitótico para formar la placa ecuatorial. Anafase. El centrómero de cada cromosoma se divide y las cromátidas hermanas Anafase. se separan en dos cromosomas independientes, los cuales se desplazan a los polos opuestos de la célula (placas polares). Telofase.Seformalamembrananuclearalrededordecadajuegodecromoso -
mas.Reaparecenlosnucléolosydesapareceelhusomitótico.Loscromosomas sedesenrollanparaformarlamen sedesenrolla nparaformarlamentosdecromatina tosdecromatina.Enestafasedelamitosis .Enestafasedelamitosisse se presentalacitocinesis presentalacit ocinesis,enlaqueelcitoplasmasedivide ,enlaqueelcitoplasmasedividedandolugaradoscélulas dandolugaradoscélulas individuales.
Actividad
Objetivo • Distinguirla Distinguirlasfasesdelam sfasesdelamitosisenlas itosisenlascélulasmeris célulasmeristemáticasdela temáticasdelacebolla. cebolla. Material • Mic Micros roscop copio iocom compue puesto sto • Cu Cubr breo eobj bjet etos os • Por orta taob obje jeto toss • Ag Aguj ujas asde dedi dise secc cció ión n • Na Nava vaja jade dea afe feit itar ar • Tijeras
• • • • • •
Solución Soluci óndea deacet ceto-o o-orce rceína ína Lápi Lá pice ces sde deco colo lores res Lápi Lá piz zco con ngo goma ma Reci Re cipi pien ente tep pequ equeñ eño o Vaso Bulb Bu lbo ode dece cebol bolla la
Método 1. Colocarlacebo Colocarlacebollaenlapart llaenlapartesuper esuperiordeunvasoquecon iordeunvasoqueconteng tengaagua, aagua,procu procurandoquelaparteinferiordelbulboquedesumergida.Esperardetresacuatro díashastaquecrezcanpequeñasraíces. 104
Reconoce a la célula como unidad de vida
2. Cort Cortarlasraíces arlasraíces conlastijera conlastijerasy sy depos depositar itarlasenun lasenun reci recipien pientepequeñ tepequeño,que o,que incluya un poco de la solución de aceto orceína. Esta operación debe efectuar-
seundíaantesdellevaracabolapráctica,conlanalidaddequeelcolorant seundíaantesdellevaracabolapráctica,con lanalidaddequeelcolorante e impregnelostejidos. 3. Ponerla Ponerlaraízenunportaobjetosparaefectuarconlanavaja raízenunportaobjetosparaefectuarconlanavajauncortetransversal uncortetransversal másomenosadosmmdelapunta.Dejarestepequeñofragmento(queposee eltejidomeristemático)enelportaobjetos,protegerloconelcubreobjetosy aplicar sobre éste la técnica de squash(usarlagom (usarlagomadeunlápi adeunlápiz).Levanta z).Levantarcon rcon cuidadoelcubreobjetosyagregardosotresgotasdeacetoorceína. 4. Observarcon Observarconelobjeti elobjetivodeinmersi vodeinmersiónlasfa ónlasfasesdela sesdelamitosis. mitosis. 5. Hace Hacerun runesq esquema uema.. Resultados Dibujarloobservado.
Aumentos
Cuestionario 1. ¿Qué ¿Quéesla eslamitos mitosis? is? 2. ¿Cu ¿Cuáless álessonsus onsusfases fases?? 3. ¿Qué ¿Quéforma formatienen tienenlosc loscromosom romosomasobs asobservados ervadosenla enlaprofas profase? e? 4. ¿Endóndeseencuentranubicadosloscromosomasdurantelametafase? 5. Enlaanafase,¿cómoestándispuestosloscromosomas? 6. ¿E ¿En n qu qué é fa fase se de la mi mito tosi sis s se ob obse serv rvan an lo los s l lam amen ento tos s de cr crom omat atin ina a condensados? 7. ¿Qué ¿Quéesun esuncromos cromosoma? oma?
105
B3 � Matriz citoplasmática y componentes celulares Enlascélulaseucariontes,lamatrizcitoplasmáticaseencuentraentreelnúcleo celular y la membrana plasmática. Básicamente consiste en una emulsión coloidal de aspecto granuloso, denominada citosol, y en una diversidad de
componentescelularesquedesempeñandiferentesfunciones.Lafunciónde la matriz citoplasmática es albergar los orgánulos celulares y contribuir al
movimientodeéstos,mientrasque movimientodeéstos,mientras que enel enelcitos citosolocurrenmucho olocurrenmuchosprocesos sprocesos metabólico metab ólicos.La s.Lamatri matrizcitoplas zcitoplasmátic máticatambiénseencuentr atambiénseencuentraen aenlascélula lascélulas s procariontes,endondesedepositanvariosnutrientesqueatravesaronla membrana celular y llegan de esta forma a constituir los orgánulos celulares.
Comosemencionóanteriormente,enlamatrizcitoplasmáticaselocalizan diversosorgánulosconfuncionesespecializadas,entrelosquedestacanlos cloroplastos,losribosomas,lasmitoc cloroplastos,los ribosomas,lasmitocondrias,loslis ondrias,loslisosomasyelc osomasyelcitoesquele itoesqueleto, los cuales son revisados a continuación.
• Cloroplastos Loscloroplastossonorgánulosenlosquesellevaa cabolafotosíntesis.Los cabola fotosíntesis.Loscloroplastosson cloroplastossonorgánulos orgánulos exclusivosdelasalgasylasplantas.Sunúmerovaríadesdesólouno–enciertotipodealgas–,hasta
Cloroplasto Cloroplasto Membrana Membrana interna
Estroma Estroma
interna
Grana Gran
cientos en las células de las plantas superiores. Su
tamañogeneralmenteesdecincoµdediámetro, Vésicula Vesícula tilacoide tilacoide
pudiendo adoptar diversas formas. En las plantas
superioresloscloroplastos,selocalizanenlas superioresloscloroplastos,selocalizan enlashojas hojas verdes,dondepuedenllegaraconstituirhasta25% del volumen.
Membrana Membrana externa externa
Figura 3.11 Estructura detallada del cloroplasto.
Estructuralmente, los cloroplastos se componen por los tilacoides, el estroma y dos membranas lisas (una externa y otra interna) separadas por un espacio intermembranal.
Lostilacoidessonsacosmembranososdeformaaplanada,orientadosdemanera paralela en el interior de los cloroplastos. Se apilan formando estructuras
conocidascomogranasqueseconectanentresíporprolongacionesllamadas lamelas estromales. En el interior de los tilacoides, conocido como espacio tilacoi-
de,sealmacenan de,sealmac enanla laclo clorofi rofilayotrospigme layotrospigmentos ntos..Laclorofilaes Laclorofilaeslamoléculaque lamoléculaque absorbe la energía lumínica proveniente del Sol, y es responsable respo nsable del color verde
delasplantas.Laenergíalumínicaabsorbidaseutilizayconvierteenenergía químicadurantelafotosíntes química durantelafotosíntesis.Debidoaquetodoslostilacoidesestán is.Debidoaquetodoslostilacoidesestánconsti constituidos por una membrana continua, muchos autores se refieren a éstos como la membrana tilacoide o la tercera membrana de los cloroplastos.
106
Reconoce a la célula como unidad de vida
Elestromaes Elestroma esunamatriz unamatrizde deproteín proteínasgelatin asgelatinosasquecontie osasquecontiene ne, ribosomas, enzimas y otros solutos disueltos. En el estroma, el dióxido de carbono
esfijadoauncompuestoorgánicoyreducidoacarbohidratossimples.El de los cloroplastos (cp) es de tipo circular, y contiene los genes para sintetizar enzimas implicadas en las funciones de estos orgánulos, los r y las proteínas de sus propios ribosomas. Solamente se ha descubierto un tipo de alga– Acetabularia–enqueel de los cloroplastos es lineal.
Losleucoplastosycromoplastossonotrotipodeplastos.Losleucoplastosal macenan almidón, y en ocasiones aceites y proteínas; son numerosos en células detubércul detubér culoscomolapapa. oscomolapapa. Loscromoplas Loscromoplastoscontienen toscontienen lospigmentos res-
ponsablesdeloscoloresnaranjayamarillodeflores,frutasydelashojasen elotoño. • Ribosomas Subunidad grande
Losribosomas(tambiénconocidos comogránul Losribosomas(tambiénconocidos comogránulos os de Pal Palade ade)) son los orgá orgánul nulos osmás más abu abunda ndante ntes s en las células. Se componen de dos subunidades, una
grandeyunapequeña,formadasporproteínasypor un tipo de llamado ribosomal (r), cuyas dimensionessondeentre100y150ångströms.Las
m
arn
subunidades ribosomales no se encuentran rodea-
das por memb membran ranas. as. Lafunci Lafunciónde ónde los rib riboso osomas mas es sintetizar proteínas tomando como plantilla al
Subunidad pequeña
msintetizadoenelnúcleo.
Región de síntesis de los péptidos
Sitio de salida de los nuevos péptidos
Figura 3.12 Ribosoma.
Comoyasemencionó,losribosomasasociadosalretículoendoplásmicorugoso sintetizanproteínasqueseinsertanenelinteriordelretículoparaprocesarse, almacenarseoserexportadasenvesículasalaparatodeGolgi.Porelcontrario, losribosomasqueseencuentranlibresenelcitoplasmasintetizanproteínas quepasandirectamentealcitoplasma. • Mitocondrias Lasmitocondriasseencuentranentrelosorgánulosmásgrandesymidenpor logeneral0.5µmdediámetropor1-2µmdelargo,tamañosimilaraldeuna bacteria. Estructuralmente las mitocondrias se componen por dos membranas, unaexternayotrainterna,ademásdelamatrizmitocondrial.Lamembranaex -
ternaeslisaypermeablealamayoríadela ternaeslisaypermeableala mayoríadelasmolécul smoléculaspequeña aspequeñas,entantoque s,entantoque lamembranainternatienepliegueshaciadentrollamadoscrestasotabiques y posee permeabilidad selectiva. El espacio comprendido entre las dos mem-
branasseconocecomoespaciointermembranalointermembrana.Dentrode lamembranainternaseencuentralamatrizmitocondrial,solucióndensaque contiene ribosomas, enzimas, coenzimas, gránulos de glucógeno, mito107
B3 � condrial (mt) y otros solutos disueltos. El mt es circular y no se encuentra asociado con las proteínas histonas; posee la información para sintetizar las enzimas involucradas en la función de estos orgánulos, así como el r y
lasproteínasdesuspropiosribosomas.Porlogeneral,existenvariascopia lasproteínasdesuspropiosribosomas.Por logeneral,existenvariascopiasde sde mt en cada mitocondria. Membrana
Doble membrana
Matriz
Membrana
mitocondrial
mitocondrial
externa
interna
mitocondrial
Cresta
Matriz
Figura 3.13 Estructura de la mitocondria.
Crestas
Dependiendodelasdemandasenergéticas,lacantidaddemitocondriasen lascélulasvaríadesdeunaspocashastamiles.Encélulasconrequerimientos deenergíaelevados,comolasmusculares,puedenexistirungrannúmerode mitocondrias.Lasmitocondriassedividen mitocondrias.Las mitocondriassedividenporfisiónbin porfisiónbinaria,demanerain aria,demaneraindepen dependientealadivisióndelnúcleocelular,ypuedenadoptardiferentesformas:de esfera, ovoide, ramificada y de cilindro. Entre los mamíferos, las mitocondrias
sonorgánulosdeherenciaexclu sonorgánul osdeherenciaexclusivame sivamentematerna ntematerna,debidoa ,debidoaquedurantela quedurantela fecundación solamente penetra al óvulo la información genética contenida en lacabezadelespermatozoide,ynosucuello(sitiodondesealojanlasmito -
condrias),demaneraqueelcigotoúnicamenteposeelasmitocondriasque originalmente tenía el óvulo.
Lafuncióndelasmitocondriasesgenerarmediantelarespiracióncelular.La respiracióncelularesunprocesobioquímicoqueconstadedosetapas:elciclo de Krebs y el transporte t ransporte terminal de electrones. En ambas etapas se libera energía de las moléculas orgánicas en presencia de oxígeno (O2),quesealmacena en forma de .
• Comparación estructural y funcional de las mitocondrias y los cloroplastos Loscloroplastosylasmitocondriasposeena Loscloroplastosylasmitoc ondriasposeenalgunasestruc lgunasestructurasorganiza turasorganizadasde dasde manerasimilar maner asimilar.Ejemplo .Ejemplo deelloson deellosonlapresen lapresenciadedos ciadedos membra membranas: nas: unaexteriorpermeableyotrainteriorconpermeabilidadselectiva,quecontienelos ribosomas y el circular.Lamembranaexternadeamboseslisa,separada delamembra dela membranaintern nainternapor apor elespaci elespaciointermemb ointermembrana ranal.La l.Lamembra membranainter nainterna de las mitocondrias tiene pliegues hacia el interior y la de los cloroplastos
carecedeellos.Lasestructurasanálogasentreambosorgánulossonlamatriz mitocondrial y el estroma. 108
Reconoce a la célula como unidad de vida
Cloroplasto Cloroplasto Membrana Membrana interna interna
Matriz Matriz
Estroma Estroma
Membrana Membrana mitocondrial mitocondrial Membrana Membrana externa externa mitocondrial mitocondrial interna interna
Grana Grana
Vésicula Vésicula tilacoide tilacoide
Membrana Membrana externa externa
Lasprincipalesdiferenciasestructuralesyfuncionalesradicanenqueloscloroplastosposeentilacoidesquecontienenenelespaciodelestromaalaclorofila.
Crestas Crestas
Figura 3.14 Comparación entre las mitocondrias y los cloroplastos.
En la membrana tilacoide se encuentran embebidas las proteínas y coenzimas encargadas del transporte terminal de los electrones y la sintetasa (enzima
quesintetiza).Porelcontrario,lasmitocondriascarecendelamembrana tilacoide y de clorofila. En las mitocondrias, las proteínas y coenzimas encargadas del transporte terminal de los electrones y la sintetasa se encuentran en la membrana mitocondrial. Ambos orgánulos pueden adoptar diferentes formas
y,porlogeneral,loscloroplastossondemayortamañoquelasmitocondrias. Identicación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel
Lacromatografíaesunatécnicadeseparacióndesustanciasparadeterminar losdiferentescomponentesdeunamezclaenbandasidenticables.Estemé todosebasaenlasdiferentesvelocidadesconquesemuevencadaunadelas sustancias a través de un medio poroso, arrastradas por un disolvente en movimiento. Existen diferentes tipos de cromatografía, uno de los cuales es la cro-
matografíaenpapel,técnicaquepermitesepararconfacilidadlosdiferentes pigmentosfotosintéticosdelashojas:clorolaa,bycarotenoides(carotenosy xantolas).Estospigmentossepuedenidenticarconbaseenlosdistintoscoloresqueseformanenlasbandas:amarillo(caroteno),amarillopálido(xanto la),verdeazul(clorolaa)yverdeamarillento(clorolab).Paralaseparacióny reconocimiento de los pigmentos vegetales se usan sustancias como el alcohol etílico, éter de petróleo, bencina, hexano, acetona y alcohol isopropílico.
109
B3 � Actividad
Objetivo • Separareidenticarlospigmentosfotosintéticosdelaespinacautilizando la cromatografía en papel.
Material • • • • • • • • • • • •
Mortero Embudo Vasodeprecipitados Papelltro Papelencerado Alcoholetílico Bencina Tijeras Hojasdeespinaca Gotero(opipetaPasteur,otubocapilar) Tapóndecorchoopapelaluminio Ganchometálicooclip
Método 1. Colocarlashojasdeespinacaenunmortero,adicionar20mldealcoholy triturarlas hasta extraer los pigmentos.
2. Filtrarelextractoenunvasodeprecipitados. 3. Recortarunatiradepapelltro(debeentrareneltubodeensayosintocar lasparedesnielfondo;veresquema). 4. Ponerlatirasobreunpapelencerado. 5. Verter con el gotero una gota del extracto sobre la tira de papel ltro (aproximadamente1-1.5cmarribadelextremoinferiordelpapel). 6. Dejarquesequelagotaydenuevoponerotragotasobre Tapóndecorcho laanterior;dejarsecaryrepetirunavezmáselprocedimiento. Gancho (clip)
7. Sujetarelganchoenelcorchoycolgarlatiradepapelen el gancho.
Tiradepapelltro
Pigmento Bencina (solvente) 110
8. Colocarelcorchoeneltubodeensayoquecontienebencina,procurandoquelagotadelpigmentonotoqueel solvente.
9. Observarcómoasciendeelsolventesobrelatirayquitar elcorchocuandoellíquidoseaproximealgancho. 10.Sostenerelcorchohastaqueelpapelseque. 11. Observar el cromatograma e identicar las bandas de color formadas por los pigmentos.
Reconoce a la célula como unidad de vida
Resultados Pegarenelcuadroelpapelconelcromatograma. Cromatograma
Cuestionario 1. ¿Dequécolorsonlasbandasformadasenelpapelltro? 2. ¿Aquépigmentoscorresponden? 3. ¿Quésustanciaseusaparalaextraccióndelospigmentos? 4. ¿Quéesuncromatograma? 5. ¿Quépigmentoseobservaenelextremoinferiordelpapelltro? Investiga • Otrostiposdecromatografía. Sugerencias • C.A.Welch et al. (1975)mencionanlassiguientesmezclassolventes: – 92partesdeéterdepetróleoparaochopartesdeacetona. – 95a85partesdebencinaparacincoa15partesdeacetonao alcohol isopropílico. 111
B3 � – 95a85partesdeéterdepetróleoparacincoa15partesdealcohol etílico o isopropílico.
• Otraformaderealizarelexperimentoesutilizandounvasodeprecipitados y una varilla de vidrio, en lugar del tubo de ensayo y corcho. Además, se
debetaparelvasoconpapelaluminioounvidriodereloj. • Efectuarde manera paralelaelmovimiento del solvente utilizando tinta china de diferentes colores.
• Lisosomas Loslisosomas sonorgánulosrelativamentegrandesoriginadosen elretículo endoplásmico rugoso, y posteriormente modificados en el aparato de Golgi.
Loslisosomassonsacosquecontienenenzimashidrolíticasyproteolíticas,cuya función es digerir los materiales provenientes del exterior e interior celular. El Los lisosomas contienen enzimas hidrolíticas capaces de degradar casi todos los com-
puestos que constituyen la materia viva.
pHdeloslisosomases de4.8,debidoaquelasenzimasdigestivasfuncionan mejorconpHácido.Lasenzimaslisosomalessoncapacesdedigerirbacterias yotrassustanciasqueentranenlacélula.Entreéstasdestacanlaslipasas,que digierenlípidos;glucosidasas,que digierencarbohidratos;proteasas,quedigierenproteínas,ynucleasas,quedigierenácidosnucleicos.Cabeaclararque tambiénexistenorganelossimilaresaloslisosomas,quesedenominanmicrocuerpos; éstos se clasifican en peroxisomas, citolisosomas o glioxisomas.
• Citoesqueleto El citoesqueleto es una red dinámica de proteínas que proporciona soporte interno, contractibilidad, elasticidad y forma a las células; ancla los orgánulos celulares e interviene en los fenómenos de movimiento y división celular. En las células eucariontes consta de microfilamentos, filamentos intermedios y
microtúbulos,mientrasqueenlasprocariontesestáconstituidoprincipalmente porlasproteínasestructuralesconocidascomoFtsZyMreB.Bajoelmicroscopio ópticoelcitoesqueletoesinvisible;esnecesarioefectuartincionesespecialespara poder estudiarlo.
112
Reconoce a la célula como unidad de vida
Actividad Investiga y completa la siguiente tabla.
Organelo
Dibujo
Moléculas que lo constituyen
Retículo endoplásmico liso
Retículo endoplásmico rugoso
Aparato de Golgi
Núcleo
Cloroplasto
Ribosoma
Mitocondria
113
B3 � I. Investigaacercadelos organeloso sistemasquedefinencadauna delas funcionescelularesyescribesusnombresenlalíneaquecorresponda. a)
Transportedesustanciasal interior y/o exterior celular
b) Reproducción c)
Respiración
d) Fotosíntesis e)
Excreción
f)
Regulación hormonal
g) Síntesis de proteínas h) Protección
II. Elaboraenequipolamaquetadeunacélulautilizandomaterialesreciclados y muéstrala a tu maestro.
114
Reconoce a la célula como unidad de vida
Instrumentos de evaluación Autoevaluación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Relaciona ambas columnas. a) Membrana
(
) Bolsa llena de enzima digestiva.
b)Citoplasma
()Corpúsculoformadodegranas(conjuntode
c)Núcleo
()Organeloenormeencelulasvegetalesque
d) Mitocondrias
()EnélseoriginóelATPcomoproductodela
e)Cloroplasto
()Seconocendostipos:lisoyrugoso.
f)Centrosoma g) Vacuola
()Formanvesículasquealmacenanenzimas, proteínas,hormonasyazúcares. ()Formadadeunabicapadefosfolípidos,
h)Lisosoma
(
tilacoides) almacena sustancias. respiración.
i) Retículo endoplásmico
j)AparatodeGolgi
carbohidrato, proteína y colesterol. ) Espacio delimitado por la membrana y cada uno de los organelos y sistemas membranales (flotan en el).
()Poseenucleoplasmaynucléolo. ()Exclusivodelascélulasanimalesqueforman el huso acromático.
II.Escribesobrelalínealapalabra(s)quecompletencadaenunciado: de todo ser vivo, si tomamos 1.Lacélulaeslaunidadde encuentaquesiempreprovienedeunapreexistente. 2.Laestructuradelamembranacelularseexplicaapartirdelmodelo , el cual define de tres a cuatro biomoléculas intercaladas.
3.Unmecanismoactivoatravésdelamembrana,apartirdelcuallacélula . “bebe”,seconocecomo 4.Lamitosis,mecanismodereproducciónasexualposee4fasesquese llaman
,
,
y
.
5.Larespiracióncelularsepresentaenunorganeloenformadebaciloque secreeeraunabacteriaquemediantesimbiosisseasocióaestascélulasy . quedódentrodeella,la III.Elaboraesquemasenlosqueseñaleslaspartesdeunacélulavegetal,una animal y una célula de un hongo.
115
B3 � Coevaluación: BLOQUE 3 Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Elabora un mapa conceptual sobre estructura celular en plantas, animales y hongos.
II. Intercambiatumapaconuncompañeropararevisarlo,considerandolossiguientesindicadores: Indicador
Cumplimiento Si
No
Ejecución Ponderación Calif.
1.
Elmapamuestralainformaciónsuciente.
2.0
2.
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
2.5
3.
Losconceptosprincipalesestánenrecuadros.
1.0
4.
El mapa utiliza conectores de enlace con los conceptos.
1.5
5. El mapa presenta la idea clara del tema.
2.0
6. Eltrabajoestáelaboradoconlimpieza.
1.0
Observaciones
10.0
Calicación Evaluador:
Tabladeponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 116
Reconoce a la célula como unidad de vida
Lista de cotejo: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Productoaevaluar:InvestigaciónytrabajoendoscuartillassobreTurgenciayPlasmolisis Aspectosaevaluar:Eltrabajodeinvestigacióndebecumplirconlossiguientespuntos: •Presentación •Introducción •Desarrollo •Conclusión •Bibliografía Eltrabajodebeentregarsesinfaltasdeortografía,buenaredacción,enlafechayhorapactadaporel profesor.
Indicador 1.
Cumplimiento Si
No
Eltrabajoincluyóintroducción,desarrollo,
Ejecución Ponderación Calif.
Observaciones
1.0
conclusión y bibliografía.
2.
El tema fué desarrollado de manera clara, coherente y precisa.
3.0
3.
Eltrabajopresentoesquemas,ilustracionesográcas.
2.0
4.
El texto mostró la idea fundamental del tema.
3.0
5. Eltrabajocontóconbibliografíaextensa.
1.0 10.0
Calicación Evaluador:
Tabladeponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 117
Tiempo asignado: 14 horas
4
E U Q Describes el metabolismo O L de los seres vivos B
�
E T N A I D U T S E L E D S O Ñ E P M E S E D
•
•
Describe los procesos energéticos que se desarrollan en los seres vivos y que mantienen la vida. Reconoce las formas de nutrición que realizan los seres vivos para obtener su energía.
�
E • J • A• Z I D N• E R P A E D S • O T E J B O
Tiposdeenergía. Reaccionesendoyexotérmicas. Adenosíntrifosfato(ATP): Estructura y función. Ciclo del
ATP. Metabolismo:Enzimas, Catabolismo y anabolismo.
Procesosanabólicos: Quimiosíntesis. Fotosíntesis.
Procesoscatabólicos: Respiración celular. Fermentación.
Formasdenutriciónautótrofa (quimiosíntesis-fotosíntesis)y heterótrofa(holozoica,saprófita yparásita).
� Competencias a desarrollar • Fundamentaopinionessobrelosimpactosde lacienciaylatecnologíaensuvidacotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones.
• Demanerageneralocolaborativa,identifica problemas,formulapreguntasdecarácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
• Utilizalastecnologíasdelainformacióny lacomunicaciónparaobtener,registrary sistematizar información para responder a
preguntasdecaráctercientífico,consultando fuentesrelevantesy/orealizandoexperimentos pertinentes.
• Contrastalosresultadosobtenidosenuna investigaciónoexperimentoconhipótesis previas y comunica sus conclusiones.
• Trabajandoenequipo,diseñamodelosoprototipospararesolverproblemas,satisfacer necesidades o demostrar principios científi cos relativos a las ciencias biológicas.
• Analizalasleyesgeneralesquerigenelfuncionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental advirtiendo que los fenómenos que se
desarrollanenlosámbitoslocal,nacionale internacionalocurrendentrodeuncontexto global interdependiente.
• Aplicanormasdeseguridadenelmanejode sustancias,instrumentosyequipoenlarealización de actividades de su vida cotidiana en frentando las dificultades que se le presentan
siendoconscientedesusvalores,fortalezasy debilidades.
B4 � METABOLISMO CELULAR definido a partir de la Subdividido en
Anabolismo o síntesis
Energía
Catabolismo o degradación
INTRODUCCIÓN Unadelascaracterísticasdelosseresvivosdefinealosprocesosbioquímicos que ocurren en las células –el metabolismo– el cual se traduce en cada una de
lasotrascondicionesquedistinguenalavidaennuestroplaneta:crecimiento, reproducción,irritabilidad,adaptación,etc.Entenderestosmecanismosenlas célulasnospermiteexplicarsuimportanciaenelorganismoíntegro,comodel hombre y todos los organismos que lo rodean.
Actividad introductoria
Enescencia,lavidasedeneapartirdeunordenyunaorganizaciónenuna partedeluniversoendondesedeneeldesorden.Elordenestáreguladopor elmetabolismo,medianteelcualseaportaenergíaymateriasprimasparalucharcontraeldesorden.Ladegradacióndeazúcares,grasasyhastaproteínas libera energía en forma de ,elcualasuvezesdegradadoparaelmovimiento,lareproduccionolaformacióndeotrasbiomoléculas. 1. La célula degrada y forma moléculas en rutas cíclicas mediante mecanis-
mosquedenenelmetabolismo.¿QuéentiendesporAnabolismoyCatabolismo?
2. Entodoeluniversoexisteunanecesidaddeenergía,lacualpasadeunosa otrosininterrumpidamente.¿Cuántosycuálestiposdeenergíaconoces? 3. ¿Todaslascélulaspresentanlasmismasfunciones?
METABOLISMO CELULAR
El metabolismo, un conjunto de reacciones y procesos bioquímicos que ocurren en las células, es la característica clave para definir a los seres vivos. Estas reacciones son la base de la vida a nivel molecular y permiten
las actividades celulares incluyendo el crecimiento, la reproducción, el 120
Describe el metabolismo de los seres vivos
mantenimientoylarespuestaaestímulos,entreotras.Comoloveremos másadelante,elmetabolismosedivideendosprocesosinterrelacionados: catabolismo y anabolismo. Es un requisito que la actividad celular esté organizada en reacciones meta -
bólicas,durantelascualesuncompuestoquímicoestransformadoenotro,y éste a su vez funciona como sustrato para generar otro compuesto diferente.
Deestaforma,sedesprendeenergíaquefinalmentesealmacenaenforma de ; la liberación principal de energía ocurre durante la glucólisis. Es im portanteseñalarqueelmetabolismocelulardeterminalassustanciasquímicasquepuedensernutritivasyaquellasquesontóxicas.Porejemplo,algunas bacteriasempleanelgasdesulfurodehidrógenocomonutriente,peroeste mismo compuesto resulta ser un veneno para los animales.
¿Qué es la energía? El concepto de energía puede ser definido de diversas formas. La mayoría de éstas se encuentran relacionadas con la idea de una capacidad para
transformar, poner en movimiento o ejecutar una acción. En este libro adoptaremosladefinicióndelascienciasfísicas,entendiendoenergíacomola capacidad para realizar un trabajoyaseadesíntesis,mecánico,detransporte, eléctrico,bioluminiscenteydeproduccióndecalor,loscualessondescritos más adelante.
Actividad
Investigaacercadelostiposdeenergía:química,eléctrica,térmica,nuclear, mecánica,hidráulica,solaryeólica.Analizaydescribelaformaenlaquese aprovechanlosdiferentestiposdeenergíaentulocalidad.¿Considerasque seaprovechala energíaensu totalidad?¿Quéformasde energíasedeben emplearparadisminuirlacontaminaciónyelcalentamientoglobal?¿Cómo puedes actuar localmente para emplear en forma eficiente la energía?
Energía y seres vivos Comosabes,lavidaenlaTierradependedelflujodeenergíaqueprocede del Sol, de la cual aproximadamente una tercera parte es devuelta al espacio en forma de luz, y la gran mayoría de las dos terceras partes restantes es absorbida por nuestro planeta y convertida en calor. Esta energía
térmica absorbida evapora las aguas de los ríos, los lagos y los océanos produciendolasnubes,lascualesasuvezoriginanlluviaynieve.Únicamente 1% de la energía solar es transformada por los vegetales y otros organismos
fotosintéticos(todoséstosconocidoscomoorganismosautótrofos).Comolo veremosmásadelante,laenergíalumínicadelSolestransformadamediante fotosíntesisenenergíaquímicaporlosorganismosautótrofos,deloscuales nosalimentamoslosorganismos,heterótrofos.Resultaobvioqueesteflujode energíaesindispensableparaelsostenimientodelavidaennuestroplaneta,el cualocurremediantedostiposdereacciones:exotérmicasyendotérmicas, las cuales son descritas a continuación.
121
B4 � Actividad
Comosabes,laenergíaenlanaturalezaestápresenteencadenasalimenticias, redestróficas,pirámidesdebiomasayenelciclodeloselementosquímicosy decontaminantes.Investigaejemplosdeéstosymuestratusresultadosatus compañeros.
Reacciones exotérmicas y endotérmicas Las reacciones endotérmicas son aquellas que absorben calor. Si nos referimos
aentalpía,unareacciónendotérmicaesaquellaquetieneunincrementode entalpía.Encambio,lasreaccionesexotérmicassecaracterizanpordesprendercalor,esdecir,poseenunavariaciónnegativadeentalpía.Comosabes,el calor es una variable estudiada por la física; retomando a la termodinámica
enloreferenteasuPrimeraLeyolaLeydelaConservacióndelaEnergía, podemosafirmarquelosorganismosvivostendemosaunabajaentropía:al respirar,liberamoscalor,vapordeaguayCO2.
El tp y la energía en las células El ,conocidotambiéncomolamonedaenergética,eselproductofinaldel catabolismo de las moléculas orgánicas; estructuralmente posee una base
nitrogenada,adenina, un carbohidrato,ribosa, y tres grupos de fosfato.Al hidrolizarse el endifosfatodeadenosina()yenungrupodefosfato, libera energía que se emplea de forma inmediata en el metabolismo anabólico o de síntesis. AMP + Pi Figura 4.1 Estructura e hidrólisis del .
ADP + Pi
Hidrólisis Pi = fosfato inorgánico
ATP
Habitualmente, el grupo fosfato que se desprende del se transfiere a otras moléculas, durante un proceso conocido como fosforilación. Esta transferencia se lleva a cabo por la acción de las enzimas quinasas.
La actividad de las quinasas, junto con la de lasfosfatasas(enzimasqueremuevenlosgruposfosfato)estáninvolucradas en la regulación de diversos procesos biológicos como el crecimiento, la diferenciacióncelular,lamorfogénesisylaexpresióngenética. Labioenergéticaeselestudiodelflujodelaenergíaenlosseresvivos,entendiendocomoenergíalacapacidadderealizaruntrabajo.Losseresvivosobtienenlaenergíaquímica,principalmenteenformade,mediantelaoxidación decarbohidratos,lípidosyproteínas.Lossistemasvivos,enformageneral, emplean la energía obtenida en los procesos necesarios para el mantenimien to,elcrecimientoylareproducción. La energía obtenida por la hidrólisis del se emplea en diversos tipos de
trabajo,queacontinuaciónsedescriben. a) De síntesis.Consisteengenerarnuevostiposdemoléculas,mediantela formacióndenuevosenlacesentremoléculaspreexistentes.Estaactividad es especialmente predominante en células que están en continuo creci miento.Encélulasquenoestánencrecimiento,eltrabajodesíntesises necesario para el mantenimiento. 122
Describe el metabolismo de los seres vivos
b) Mecánico. Involucra cambios físicos en la posición u orientación de la célula osuscomponentesydelorganismoodesuspartes.Algunosejemplosson:el movimiento de los cromosomas durante la división celular; el desplazamien to del cuerpo mediante contracciones musculares; el cambio de posición de los ribosomas en el mdurantelasíntesisdeproteínas,asícomoeldesplazamiento de los espermatozoides mediante la acción de su flagelo durante su trayecto para alcanzar al óvulo.
c) De transporte.Contemplaelempleodeenergíaparamovermoléculas,a través de una membrana en contra de un gradiente de concentración.
d) Eléctrico.Esuntipoespecialdetrabajodetransportequeimplicaelmovimiento de iones a través de una membrana. Este transporte establece un
potencialeléctricoatravésdelamembrana,ynosólouncambiodeconcentración,comoeneltrabajodetransporte. e) Bioluminiscente. Es la producción de luz por parte de algunos organismos. Porejemplo,enalgunosinsectoslaoxidaciónqueprovocalaenzimaluciferasaenunamoléculaconocidacomoluciferina,lespermitelaemisióndeluz. f) Producción de calor. El calor es una forma de manifestación de la energía que hace posible mantener una temperatura óptima para que se realicen las reacciones metabólicas en los organismos endotérmicos.
a)Trabajodesíntesis
b)Trabajomecánico
c)Trabajodetransporte
Figura 4.2 Categorías del empleo del .
d)Trabajoeléctrico
e)Trabajodecalor
f)Trabajodebioluminiscencia
Control de la célula en sus reacciones metabólicas El metabolismo es la suma de las transformaciones químicas que se llevan a
caboenlossistemasvivos.Dichasreaccionesnoocurrendemaneraazarosa, sino que constituyen parte de una vía metabólica. Las vías metabólicas son
conjuntosordenadosdereaccionesconsecutivasqueinicianapartirdeunsustratoenparticular,elcualesconvertidoenunproducto.Estasvíasdebenestar controladasparaquelacélulapuedacubrirsusrequerimientosenergéticos, responderaestímulosexternosydividirse,entreotrasfunciones. 123
B4 � • Enzimas Las enzimas son proteínas que funcionan como catalizadores. En las vías
metabólicas,cadareacciónescatalizadaporunaenzima;elproductodeuna reacción enzimática es empleado como sustrato para la siguiente reacción.
Unavíametabólica–enformageneral–puederepresentarsemedianteelsiguienteesquema: A
→
B
→
E1
E2
C
→
E3
D
→
E
E4
→
E5
F
→
E6
G
→
H
E7
Enesteesquema,AeselreactivoinicialyB-Hsonlosproductossubsecuentes. E1 –E7 son las enzimas que catalizan cada paso de la vía metabólica.
Actividad Investiga acerca de las reacciones químicas que llevan a cabo las siguientes en -
zimas:oxidoreductasas,transferasas,hidrolasas,liasas,isomerasasyligasas. • Anabolismo y catabolismo Elmetabolismosedivideendosetapasprincipales:catabolismoyanabolismo. Elcatabolismo(odegradación)eslafaseenlaquesedegradanlasmoléculas orgánicas,carbohidratos,lípidosyproteínas,yseobtieneenergíaenformade opoderreductor:, y 2. El anabolismo es la fase de bio síntesis,enlacualapartirdepequeñosprecursoresseconstruyenmoléculas másgrandesycomplejas,comolospolisacáridos,enzimas,lípidosyácidos nucleicos. El anabolismo requiere del suministro de energía en forma de y del poder reductor contenido en las moléculas de , y 2. Actividad
Investigaacercadelprocesopormediodelcualocurrenladigestiónylaexcreciónenlossereshumanos.Contuspropiaspalabras,explicalainterrelación del catabolismo y el anabolismo en dichos procesos. Las reacciones biológicas se clasifican de acuerdo con el empleo de la energía
en:reaccionesendergónicasyreaccionesexergónicas.Lasreaccionesendergónicassonlasqueconsumenenergíaylasexergónicassonlasqueliberan energía.Enlossistemasvivos,dichasreaccionessellevanacabodemanera acoplada,esdecir,laenergíaliberadaporunareacciónexergónicaesempleadapararealizarunareacciónendergónica,comolasdebiosíntesis.Enla mayoría de las reacciones biológicas la liberación de la energía es aportada mediante la hidrólisis del o “moneda metabólica”.
Enlosorganismosprocariontes,laproduccióndelaenergíaocurreenel citoplasma y a través de la membrana citoplasmática. En los organismos
eucariontes,lossitiosesencialesdelaproduccióndeenergíasonloscloroplastos y las mitocondrias. 124
Describe el metabolismo de los seres vivos
NH2
NH2 N C
C
HC C O
N CH
N
P P o ADP A OH OH Representaciones Difosfato de comprimidas adenosina ( ADP) Contenido energético
C
C O
N
HC
O O CH2 O P O P O O O H H H H N
N C
bajo
N
Enlace de alta anergía
CH
O O O CH2 O P O P O P O O O O H H H H N
P P P o ATP A OH OH Representaciones Trifosfato de comprimidas adenosina ( ATP)
Figura 4.3 Reacción acoplada y ciclo del .
alto
Nutrición celular • Nutrición autótrofa y heterótrofa Considerandolamaneraenlaquesatisfacensusrequerimientosenergéticos, losorganismosseclasificanendosgrandesgrupos:autótrofosyheterótrofos. Losorganismosautótrofos(comolasplantasyalgas),soncapacesdesintetizar moléculas orgánicas mediante el proceso de la fotosíntesis. La fotosíntesis emplea la energía lumínica proveniente del Sol para sintetizar moléculas or-
gánicasapartirdeldióxidodecarbonoatmosférico(unamoléculainorgánica) y el agua. Los organismos autótrofos no requieren moléculas orgánicas que
procedandefuentesexternas. Losorganismosheterótrofos,comoelserhumano,animales,hongosyalgunos organismos unicelulares, obtienen su energía mediante la degradación de moléculas orgánicas producidas por los organismos autótrofos. Los organismos
heterótrofoseucariontesobtienenlaenergíaprincipalmentemediantelaoxidación delaglucosa.Laoxidacióndelaglucosacontempladosetapas:laglucólisisyla respiracióncelular.Asuvez,enlosorganismosheterótrofossepuedendistinguir diferentestiposdenutrición,como: a) Holozoica. El alimento se obtiene en forma de partículas sólidas orgánicas (comoocurre enlamayoría delosanimales)lascualesse deben ingerir, digeriryabsorber.Además,necesitanincorporarsustanciasinorgánicas comolassalesminerales,eloxígenoyelagua. b) Saprófita. Estípicadelasbacteriasyhongos,loscualesobtienenlosnutrientesdemateriaorgánicaendescomposición,paralocualviertensus enzimas digestivas en ésta y posteriormente absorben los nutrientes par cialmente digeridos.
c) Parásita. Escaracterística,comosunombreloindica,delosparásitosqueviven dentro o sobre el cuerpo de su hospedero y obtienen su alimento de éste.
125
B4 � Actividad
I. Investigaacerca deltipo de alimentación de algunos organismos como: lémur,lombrizdetierra,sanguijuela,solitaria,caracol,araña,mosca,las bacteriasqueconformanlafloranaturaldenuestrosintestinos,rémoray de los hongos productores de penicilina. II. Investiga acerca de otros organismos o rutas metabólicas que no utilicen el carbono como elemento central.
• Quimiosíntesis La quimiosíntesis es un proceso de producción biológica de materia orgánica
apartirdemoléculasdeunátomodecarbono(comoeldióxidodecarbonoo metano),medianteoxidacióndemoléculasinorgánicas–porejemplo,hidrógenooácidosulfhídrico–comofuentedeenergía.Adiferenciadelafotosíntesis, en este proceso no se requiere de la energía lumínica del Sol. Diversas cadenas
alimenticiasennuestroplanetabasansuexistenciaenlaproduccióndemateriaorgánicamediantequimiosíntesis.Unejemploloconstituyenlascadenas alimenticiasiniciadaspordiversasbacteriasdelfondodelosocéanos,lascuales emplean el proceso de quimiosíntesis como forma de producir energía sin
elrequerimientodeluzsolar.Muchasdeestasbacteriasrepresentanlafuente básica de alimentación para el resto de organismos del suelo oceánico.
• Fotosíntesis Demanerageneral,lafotosíntesisesunprocesoenelquesecaptalaenergía lumínica procedente del Sol y se transforma en y compuestos reductores como el .Conestaenergíaobtenidasereduceeldióxidodecarbonoen carbohidratossimplesyseliberaoxígeno.Lafotosíntesisesunprocesoinversoalarespiracióncelularsolamenteenloscompuestosinicialesyfinales,mas no en las reacciones intermedias.
La fotosíntesis caracteriza a
trestiposdeplantas,alasque llamamos C3,C4 o dependiendo del ambiente en que éstas viven.
Lafotosíntesistradicionalmentesehadivididoendosfases:lafaseluminosay lafaseoscura,aunquealgunosautoressugierenqueelempleodeestostérminosesinadecuado,debidoalaconfusiónquepuedengenerar.Sibienescierto que las reacciones de la fase luminosa únicamente ocurren en presencia de la
luz,lasreaccionesdelafaseobscuraserealizantantoenpresenciacomoen ausenciadeluz.Porestarazón,proponenclasificarlasetapasdelafotosíntesis en:reaccionesluminosasyreaccionesdelCiclodeCalvin;enestelibroadoptaremos este criterio. Las reacciones luminosas se llevan a cabo en la membrana de los tilacoides en
presenciadeluz,yconsistenenlacaptacióndeenergíalumínicaporlaclorofila. La energía que es captada por la clorofila se utiliza para romper la molécula de
agua.LosátomosdeoxígenoprovenientesdelaguaseunenenparesformandoO2queseliberaalaatmósfera,ylosdehidrógenoreducenel y . 126
Describe el metabolismo de los seres vivos
De manera similar al transporte terminal de electrones que se lleva a cabo en lamitocondria,el y que se producen en la fase lumínica de la foto síntesis generan el gradiente electroquímico necesario para la síntesis de entre la membrana de los tilacoides y el estroma. La fase oscura de la fotosíntesis se lleva a cabo en el estroma y no requiere de luz. En esta fase se emplea la energía en forma de y ,queseobtuvo
enlafaselumínica,parareducireldióxidodecarbonoenuncarbohidratosimplecomolaglucosa.LasalgasobtienenelCO2 disuelto en el agua y las plantas de la atmósfera.
• Importancia de los procesos fotosintéticos para los seres vivos y el medio ambiente
Mediantela fotosíntesis,las plantas sintetizan carbohi dratos y generan oxígeno que los seres humanos respi ramos.Porestarazón,algunos autores consideran que las reacciones metabólicas de las plantas son más com -
plejasquelasnuestras.
Enlabiosfera,losorganismosautótrofosyheterótrofosmantienenunciclo interdependienteenelquelosseresautótrofosempleaneldióxidodelcarbonoatmosféricoyelaguaparaconstruirsusmoléculasorgánicas,liberando oxígenoalaatmósfera.Losorganismosheterótrofosempleanlasmoléculas orgánicasprovenientesdelosautótrofoscomofuentedealimento,ydurante sumetabolismodesprendendióxidodecarbonoqueregresaalaatmósfera yconsumenoxígenoquetransformanenagua.Deestamanera,elcarbono, eloxígenoyelaguasemantienenenunconstantecicloentrelosorganismos autótrofosyheterótrofos,teniendocomoenergíamotrizlaenergíalumínica procedente del Sol.
Respiración Como se mencionó anteriormente, el es la molécula principal que transporta la energía en los sistemas vivos. Esta moneda energética participa en diversos procesos
celulares, desde la fertilización del óvulo porelespermatozoide,hastalacontracción muscular o la eliminación de bacterias que
hanpenetradonuestrocuerpo.Acontinuación describiremos las vías metabólicas por medio de las cuales las células capturan la
energíaalmacenadaenloscarbohidratos,es decir,revisaremoslaformaenqueocurrela oxidacióndelaglucosa. Comotepuedesimaginar,laoxidacióndelaglucosasellevaacaboendiversas etapas. La primera etapa se conoce como glucólisis y la segunda es la respira ción,queasuvezocurreendosfases:elciclodeKrebsyeltransportedeelectrones.UnodelosproductosdelciclodeKrebs,conocidocomoácidopirúvico, puedeseguirunadevariasvías.Unadeéstaseslavíaaerobia(conoxígeno)y lasotrassonvíasanaerobias(sinoxígeno);entreestasúltimasseencuentrala fermentación.Todasestasvíassonrevisadasacontinuación.
Figura 4.4 Ciclo en la biosfera.
127
B4 � • Respiración aerobia Larespiraciónaerobiaocurrecuandolosseresvivosextraenlaenergíadelas moléculasorgánicas,comolaglucosa,porunaseriedereaccionesmetabólicasenlasqueelcarbonoesoxidadoyeloxígenoprocedentedelaireseempleacomooxidante.Estetipoderespiraciónescaracterísticodeorganismos eucariontesengeneralydeciertostiposdebacterias.Enpresenciadeoxígeno,elácidopirúvicoobtenidodurantelaglucólisisesoxidado,generándose así energía química en forma de ,dióxidodecarbonoyagua.Aestaserie dereaccionesseleconocecomorespiraciónaeróbica,cuyareacciónquímica generales: C6 H12O6+6O2 --->6CO2
+
6H2O+ATP
glucosaoxígenodióxidodecarbonoaguaenergía
Parasuestudio,larespiraciónaerobiasehadivididoenlassiguientesetapas: a) Glucólisis,enlaqueunamoléculadeglucosaesoxidadayescindidaendos moléculas de ácido pirúvico. En esta vía metabólica también se obtienen dos moléculas y se reducen dos moléculas de +. Este proceso ocurre en el citosol celular.
b) Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Esteácido,unavezque penetraenlamatrizmitocondrial,esoxidadopordeshidrogenación,conlo quesetransformaenradicalacetilo,elcualescaptadoporlacoenzimaAy transportadoalciclodeKrebs. c) Ciclo de Krebs. Ruta metabólica cíclica que ocurre en la matriz mitocon drial.Enestecicloserealizalaoxidacióndelosacetilostransportadospor lacoenzimaA,hastaproducirdosmoléculasdeCO 2,liberandoenergíaen formautilizable,esdecir,poderreductor(,2)y. d) Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Estas son las últimas etapas delarespiraciónaeróbicaytienendosfinalidades:I)reoxidarlascoenzimas quesehanreducidoenlasetapasanteriores( y 2),conelobjetivo de que puedan volver a aceptar electrones y protones de nuevos sustratos
oxidables,yII)generarenergíautilizableenformade.Tantolareoxidación de y 2,comolageneraciónde, ocurren en una serie de complejosenzimáticossituadosenlamembranamitocondrialinterna. La glucólisis es una ruta metabólica anterior a la respiración celular que se lleva a cabo en el citoplasma. Consiste en una serie de reacciones en las que la molé -
culadeglucosasedivideendosmoléculasdeácidopirúvico,produciendola reducción del ylasíntesisdeunapequeñacantidadde.Posteriormente,elácidopirúvicoseoxidayseconvierteenAcetilCoAqueestransportadoporlacoenzimaAalamatrizmitocondrial,paraquesegenereuna mayor cantidad de .
128
Describe el metabolismo de los seres vivos P O 2
o n e g ó c u l G
P H H C * O O H O H O H 2 H O H + H 2 g C M a P s a D n i A c o t c P u T H r f A O 2 o f s H o P H C f O H O O O H H 2 H O H s H e a C d s o a x e s a r h o e f m s o o f s s P I a l H O H O H O H O 2 H H H H C O + O 2 H g H o M P a a s D s a a n n A P i c i T o c o A x e c u h l H g H O H H O O H O 2 H H H H O C O H H
o t a f s o f i d - 6 , 1 a s o t c u r F
o t a f s o f 6 - a s o t c u r F
o t a f s o f 6 - a s o c u l GG
a s o c u l g - D -
cinasa del ácido fosfoglicérico Mg 2+ Ácido 3-fosfoglicérico o d i c á l e d a s a t u m
H C O O H C OH CO P P1 CH2 O P H C OH + Fosfogliceraldehído NAD (PGAL) ADP CH O P ATP NADH+H+
COOH H C OH CH2 O P
o c i r é c i l c o f s o f
COOH HCO P CH2OH a s a i c H2O n e COOH Ácido fosfoenolpirúvico CO P o d g CH2 i c M á , l ADP e o c Ácido 2-fosfoglicérico
Ácido enolpirúvico
i v ú r i p
En la matriz mitocondrial, el grupo acetil unidoalacoenzimaAseseparaysecombinaconotrocompuesto,generandoácido cítrico. Posteriormente, el ácido cítrico es oxidadodemaneracompletaadióxidode carbono (CO2) durante el ciclo de Krebs, produciendo la síntesis de una molécula de y la reducción de y .
Espontánea
*CH2 O P C O CH2OH Fosfato de dihidroxiacetona (DHAP)
Cadena de transporte de electrones
CH2 H2C OH
ATP COOH C OH CH2
isomerasa de las fosfotriosas
Ácido 1,3-fosfoglicérico
+ 2
d a s a n i c
deshidrogenasa del gliceraldehído-3-fosfato
Ciclo de Krebs
Alcohol etílico producto final de la fermentación
+ NADH+H+ NAD COOH Anaerobiosis CO CH2
COOH OH C H CH3
Ácido L+(-)láctico
Ácido cetopirúvico Degradación aeróbica
Figura 4.5 Glucólisis esquemática.
Glucosa Glucólisis Ácido pirúvico
Coenzima A
O CH C CoA Acetíl-CoA COOH C=O HO CH2 H2O COOH Ácido Oxalacético
Citoplasma
Membranas mitocondriales
COOH CH2 C COOH COOH COOH CH2 CH2 H2O H C OH C COOH COOH Ácido CH2 NAD+ CH cítrico + COOH NAD+H ÁcidoCOOH po que los electrones son transportados a lo Ácido málico cis-aconítico largodelacadena,sedesprendenprotones COOH H O 2 + (ionesH )delascoenzimas,loscualesson CH2 COOH + bombeados hacia el espacio intermembra H C COOH NAD OH nal. Este bombeo de protones genera un FADH2 H C OH H+ +NADH OH H+ + gradiente electroquímico entre la matriz COOH FAD ATP NADH COOH Ácido isocítrico mitocondrialyelespaciointermembranal, Ácido fumárico NAD+ que permite a la enzima sintetasa sin ADP COOH COOH Co2 tetizar una gran cantidad de cuando los CH2 CH2 Matriz protones regresan a la matriz mitocondrial. H2O CH2 mitocondrial Co2 CH2
Finalmente, en una serie de coenzimas y proteínasllamadascitocromos,embebidas enlamembranainternadelasmitocondrias, se lleva a cabo la cadena de transporte terminal de los electrones, en la que y 2 donansuselectrones.Almismotiem-
Alfinaldelacadenadetransportedeelectrones,eloxígenocaptaloselectroneslibres yformaO2-,elcualseunecondosprotones H+ y genera agua.
COOH Ácido succínico
C=O COOH Ácido alfa-cetoglutárico Figura 4.6 CiclodeKrebs esquemático.
129
B4 � • Respiración anaerobia Esunprocesobiológicodeoxidorreduccióndecarbohidratosyotroscompuestos, en el cual el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta
aloxígeno,por logeneralsulfato onitrato.Estetipode respiraciónocurreen algunosgruposdebacterias,enlasqueintervieneunacadenatransportadora deelectronesquereoxidalascoenzimasreducidasdurantelaoxidacióndelos sustratos. Este proceso es análogo a la respiración aerobia; la diferencia radica
enqueelúltimoaceptordeelectronesnoeseloxígeno. Los posibles aceptores terminales de electrones en la respiración anaerobia
tienenunpotencialdereducciónmenorqueelO2,porloqueempleandolos mismossustratos,porejemploglucosaoaminoácidos,segeneramenosenergía en la respiración anaerobia en comparación con la aerobia.
• Fermentación La fermentación –como anteriormente lo mencionamos– es un proceso bioló -
gicoanaeróbicoenquenoparticipanlasmitocondrias;porlotanto,noocurre la cadena respiratoria. La fermentación es un proceso característico de ciertos
microorganismos,comoalgunasbacteriasylevaduras,aunquetambiénocurre en la mayoría de las células animales incluyendo las del ser humano. En el
tejidomusculardelosanimalesesfrecuentequesucedalafermentaciónde tipolácticocuandoelaportedeoxígenonoessuficienteparaelmetabolismo aerobio y la contracción muscular.
Lasfermentacionesocurrendemaneranatural,cuandointeraccionanmicroorganismosconsustratosorgánicossusceptibles;odeformaartificial,cuando el ser humano induce las condiciones. Las fermentaciones artifici ales generan diversos productos industriales como la conversión de la cebada en cerveza
yde carbohidratosen dióxidodecarbonoparaprepararpan.La fermentacióndelosalimentosasuvezsirveparapreservaralimentosenácidoláctico, etanolyácidoacético;proveerdediversosaromas,saboresytexturasalos alimentosyenriquecerlosconproteínas,aminoácidosyvitaminas.
130
Describe el metabolismo de los seres vivos
Actividad Investigaacercadeltipodefermentaciónpormediodelcualseprodujeron algunos de los alimentos que tú consumes diariamente.
Contestaloquesetepide: 1. Anotalasdiferenciasqueexistenentrelaenergíasolar,lanuclear,laquímica y la eléctrica? Energía
Diferencias
Solar Nuclear Química Electrica 2. Son los únicos organismos vivos que como productores captan la energía
solar y la transforman en energía química, debido a que poseen unos organelos que están formados de clorofila.
3. ¿Aquiénnosreferimosyporquéenellossecentralafotosíntesis?
4. ¿Cuántostiposdereaccionesexistenenlafotosíntesisyaquéserefieren los términos C3,C4yCAM?
5. Sonloscatalizadoresdelacélula,graciasaloscualessedefinentodaslas funciones:Seclasificansegúnelsustratosobreelqueactúan(6tipos),su origen,sucomposiciónquímicaytipodereacción.Mencionadiezejemplos y define tres reacciones catalizadoras.
4. Elhombre posee mecanismos de nutrición y respiración, característicos ¿Cuálesson?
131
B4 � Instrumentos de evaluación Autoevaluación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Escribesobrelaslíneala(s)palabra(s)quecompletencadaunodelosenunciados: 1. Los artificiales generan productos industriales como la cerveza y el pan. 2. El es una ruta metabólica que ocurre en la matriz mitocondrial. 3. Los organismos o productores en la Naturaleza mantienen ciclos aislados de los heterótrofos ya que se complementan. 4. La captalaenergíalumínicaylatransformaenATPyNADPH.Es inverso a la respiración celular. requierendeunhospederoparasobrevivir,quienlesproveedecasa, 5. Los alimento y otros elementos que les son indispensables para sobrevivir.
II.Relacionalascolumnasconelfindedefinirlosconceptosbásicosdeestebloque: a) Metabolismo b) Anabolismo c) Catabolismo d) Fotosíntesis e) Respiración f) Nutrición g) Energía h) i) Enzima j) Reaccionesexotérmicas
()Energíacaracterísticadelosseresvivos(monedaenergética). ()Quegenerancalor. ()Origenosíntesisdecompuestoorgánico. ()Mecanismoinversoalafotosíntesis. ()Síntesisdecompuestoorgánicoapartirdelaenergíasolar. ()Anabolismomáscatabolismo ()Proteínascatalíticas. ()Degradacióndelasmoléculasorgánicas. ()Potenciaactivadeunorganismo. ()Seclasicacomoautótrofooheterótrofo.
III.Definelostiposdenutrición.Ademásdeilustrarlosconunrecorte,fotoodibujo,mencionaunejemplo de cada uno.
Formas de nutrición de los seres vivos
Quimiosintéticos
Autótrofos
Fotosintéticos
132
Imagen
Describe el metabolismo de los seres vivos
Formas de nutrición de los seres vivos
Imagen
Holozoicos
Heterótrofos
Saprótos
Parásitos
IV.Mencionalasseisactividadesenqueseempleael;recuerdaquedefineuntrabajo:
133
B4 � Guía de observación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Desempeñoaevaluar:ExposiciónenequiposdeltemaplantasC3,C4yCAM.
Indicador 1. 2.
Cumplimiento Si
No
Muestradominiodeltema. Exponenconordenyclaridadlosconteni-
2.0
Propicianlaparticipacióndesuscompañeros.
2.0 1.0
5. Realizan sesión de preguntas y respuestas. 6.
Observaciones
2.0
dos del tema.
3. Utilizanmaterialdidácticodeapoyo. 4.
Ejecución Ponderación Calif. 2.0
Contestan correctamente las preguntas
1.0
desuscompañerosyprofesor. Calicación
10.0
Evaluador:
Tabladeponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 134
Describe el metabolismo de los seres vivos
Lista de cotejo: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Productoaevaluar:Ensayosobrelostiposderespiraciónylasdiferenciasqueexistenentreambas.
Indicador 1.
Cumplimiento Si
No
Elensayopresentóintroducción,desarro-
4.
Observaciones
2.0
llo y conclusión.
2.0
2. La redacción fué clara y coherente. 3.
Ejecución Ponderación Calif.
El ensayo mostró lo más importante del tema.
2.0
Eltemafuédesarrolladodemaneraclara,
2.0
coherente y precisa.
2.0
5. El ensayo mostró la bibliografía consultada.
Calicación
10.0 Evaluador:
Tabladeponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 135
B4 � Coevaluación: BLOQUE 4 Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Elabora un mapa conceptual del concepto de energía.
II. Intercambiatumapaconuncompañeropararevisarlo,considerandolossiguientesindicadores: Indicador
Cumplimiento Si
No
Ejecución Ponderación Calif. 2.0
1.
Elmapamuestralainformaciónsuciente.
2.
El contenido es claro y se encuentra ordena do correctamente.
2.5
3.
Los conceptos principales están en recuadros.
1.0
4.
El mapa utiliza conectores de enlace con los conceptos.
1.5
5. El mapa presenta la idea clara del tema.
2.0
6. Eltrabajoestáelaboradoconlimpieza.
1.0
Observaciones
10.0
Califcación
Evaluador:
Tabladeponderación 1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 136
Describe el metabolismo de los seres vivos
Rúbrica: Profesor: Alumno: Grupo:
Semestre:
Producto a evaluar: Investigación sobre el efecto de la contaminación y la prevención de enfermedades respiratorias.
Aspectos a evaluar:Eltrabajodeinvestigacióndebecumplirconlossiguientespuntos: • Presentación • Introducción • Desarrollo • Conclusión • Bibliografía Eltrabajodebeentregarsesinfaltasdeortografía,buenaredacciónyconunaextensiónnomenorde cincocuartillasaproximadamente,enlafechayhoraspactadasporelprofesor. instrucciones para el docente:Eltrabajoseevaluaráporcentualmenteconlarúbricaquesedetallaa continuación: Aspectosa
EXCELENTE
BUENO
REGULAR
DEFICIENTE
evaluar
3 puntos
2 puntos
1 puntos
0 punto
Fecha de entrega
Contenido
Entregaeltrabajoel día y hora acordados.
Entregaeldía,pero no a la hora acordada.
Muestralainformacióndemaneraclara, Muestralainformautilizando medios
ción de forma parcial.
escritosygrácos. Cuerpo/ estructura integración
Eltrabajocontiene
Eltrabajocontiene
todos los niveles solicitados.
la mayoría de los ele mentos solicitados.
Entrega un día despues.
Entrega dos días después o más del tiempo indicado.
Muestralainfor-
Muestralainforma-
mación de manera confusa.
cion incompleta y sin claridad.
Eltrabajocontiene algunos de los ele -
Eltrabajocontiene sólo uno de los ele -
mentos solicitados.
mentos solicitados.
Puntuación
Eltrabajopresenta Eltrabajopresenta información copiada Eltrabajopresenta en su mayoría infororiginalidad e incluye originalidad,con obajadadeInternet mación pero pocos Originalidad en su totalidad; no ejemplosyopiniones pocosejemplosyopiejemplosyopiniones personales. niones personales. presentaejemplosni Eltrabajopresenta
personales.
Redacción,
Entregaeltrabajosin
ortigrafía y orden
faltas de ortografía y organizado.
opiniones personales.
Entregaeltrabajo
Entregaeltrabajo
Entregaeltrabajo
con pocas faltas de ortografía y organizado
con algunas faltas de ortografía y mínima organización.
con demasiadas faltas de ortografía y nula organización
Observaciones generales
Porcentaje de competencia logrado Juicio de competencia [
Nombreyrmadeldocente(evaluador)
] Competente
rmadel(la)alumno(a)
[]Todavíanocompetente Lugar y fecha de aplicación
137
Tiempo asignado: 12 horas
5
E U Q Valoras la biodiversidad O e identificas estrategias L para preservarla B
�
E T N A I D U T S E L E D S O Ñ E P M E S E D
•
•
Reconoce la biodiversidad a partir de su clasificación y características distintivas de los organismos. Valora la importancia social, económica y biológica de la biodiversidad e identifica acciones que lo lleven a preservar las especies de su entorno.
�
E • J A Z I D• N E • R P • A E D S • O T E J B O
Virus:Composiciónquímica. Formadereplicación.Criterios para clasificarlos. Ejemplos de enfermedades que ocasionan. Clasificacióndelosseresvivos: Linneo, Wittaker y Woese. Dominioarchaea:Características generales. Dominioeubacteria:Estructura. Reproducción. Respiración. Nutrición.Formas:cocos, bacilos, entre otros. DominioEukaria:Tipocelular. Forma de nutrición. Niveles de organización (unicelulares o pluricelulares). Medio en que viven.Clasificación.
� Competencias a desarrollar • Eligelasfuentesdeinformaciónmás relevantes para establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambienteencontextoshistóricosysociales específicos. • Fundamentaopinionessobrelosimpactosde la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones. • Demanerageneralocolaborativa,identifica problemas,formulapreguntasdecarácter científicoyplantealashipótesisnecesarias para responderlas. • Utilizalastecnologíasdelainformacióny la comunicación para obtener, registrar y sistematizar información para responder a
preguntasdecaráctercientífico,consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes. • Contrastalosresultadosobtenidosenuna investigaciónoexperimentoconhipótesis previas y comunica sus conclusiones. • Trabajandoenequipo,diseñamodeloso prototipos para resolver problemas. • Analizalasleyesgeneralesquerigenel funcionamiento del medio físico y valora lasaccioneshumanasderiesgoeimpacto ambiental advirtiendo que los fenómenos quesedesarrollanenlosámbitoslocal, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.
B5 � BIODIVERSIDAD
mediante el análisis de
definido a partir de nivel
explicada como la presencia de
Criterios de clasificación
Organismo
Biomoléculas
para definir
Niveles de organización
Ecosistema
molecular
citológico
Dominio
Reino
Monera
Protozoa
Fungi
Plantae
molecular
Animalia
Bacteria
Archaea
Eucarya
Imperio
Prokaryota
Eukaryota
INTRODUCCIÓN
En el presente texto, la clasicación de los organismos se construyó con basealapropuestadeCarl Woese, correspondiente a tres Dominios: Bactería, ArchaeayEukaria.
Apartirdetodalainformaciónqueproporcionóelsiglo a la biología, es claroquesenecesitareconstruirelárboldelavida;ytenemosquecomprender que la biodiversidad de nuestro planeta debe agruparse no sólo considerandolaanatomíaexterna(comohizoLinneo),oeltipodecélula(comoprocedió Whitaker),sinolosavancesenlabiologíamolecularparaentenderquededos reinos consideradosconanterioridad(VegetalyAnimal), actualmentedebemosreconocerseisreinosincluidosenlosdominiosquepropusoC.Woeseoen losdosimperiospropuestosporT.Cavalier-Smith.Alolargodelahistoria,la taxonomíahaintentadoordenaralosseresvivos,primeroenclasificaciones artificialesyahoraennaturales,apartirdecladogramasbasadoseninformaciónmolecular.Sehanestablecidotresdominios,porqueseencontraron diferenciasenmuchascaracterísticasestructurales,bioquímicasysiológicas clavequehan eliminadoal reinoMonera.Criterios como forma,motilidad, modelo nutricional y tinción de Gram no permiten entender por sí sola la evolucióndelasbacterias;esnecesario,porejemplo,compararácidosnucleicos como el ribosómico, en virtud de que la diversidad genética Procarionte es inmensa y tal vez se demuestre que poseen mosaicos de genes importados deotrasespecies.Además,debemosrecordarquelosArchaea,siendolosse resvivosmásantiguos,estánmáscercanosalosEukaryaquealasbacterias propiamentedichas. Es claro que debemos pasar de los organismos unicelulares (microcosmos) a los pluricelulares, e intentar entender cómo los segundos se originaron de los primeros, mediante la necesidad de agruparse para realizar un trabajo en común, formandotejidosotransformándoseenindividuos,poblacionesoecosistemas. Dedosmillonesdeespeciesconocidas,podráobtenerseelcensodecercade1 millon que se presume forman la biosfera en la actualidad.
140
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Actividad introductoria
1. La biodiversidadobiotaennuestroplanetaestádefinidaapartirde:
2. ¿Cómodefinesaunreinoycómoaundominio?¿Quéautoreslosdefinieron? La biodiversidad o diversidad biológica.
3. ¿Quéesunvirusycuáleslaimportanciaqueguardanenlavidadiaria?
4. ¿Mediantequécriteriolacienciaidentificaaunabacteria,aunhongo,aun protozoario,aunaplantayaunanimal?
Es la variedad de la vida. Incluye varios niveles de la organización biológica. Diversidad de especies de plantas y animales que viven en un sitio, variabilidad genética; Ecosistemas de los cuales forman parte estas especies y a los paisajes o regiones en donde se ubican los ecosistemas. Procesos ecológicos y evolutivos que se dan a nivel de genes, especies, ecosistemas y paisajes.
5. ¿Considerasqueelcensobióticoestáterminado?
VIRUS
Denición y características
Los virus son agentes infecciosos que causan diversas enfermedades en plantasyanimales.Nosonconsideradoscomoseresvivos;algunosautoreslosdenencomocomplejosmoleculares.EltérminovirusfueacuñadoporMartinus Beijerincken1897ysignica“veneno”.
Edward O. Wilson es considerado el padre del término biodiversidad. Es uno de los pensadoresmásinfluyentes de nuestro tiempo, biólogo excepcional y un sobresaliente experto en historia natural. Recibió el Premio Fundación Fronteras delConocimiento en la categoría de Ecología y BiologíadelaConservación.
141
B5 � Losvirussonparásitosintracelularesobligados.Midengeneralmentede20a 300nmdediámetro,seobservanconelmicroscopioelectrónico,soncristali zables,carecendemetabolismo,noestánconstituidosporcélulasniorgane losyposeenunsolotipodeácidonucleico( o ). Losvirusestánformadosporunacápside(ocápsula),envolturaproteicaque encierraelácidonucleico.Lacápsideestáconstituidaporunidadesllamadas capsómeros,queselocalizanenlasuperciedelapartículaviral.Esdeforma helicoidal,icosaédrica(poliédricaocasiesférica)omixta;enestaúltimaexis tenestructurasdesimetríahelicoidaleicosaédricaquedancomoresultado virusmáscomplejos,comolosbacteriófagosdelaserieTylospoxvirus.Al conjuntodelacápsideyelácidonucleicoselellamanucleocápside. Algunosvirustienenademásunaenvolturaexternaconstituidaporproteínas, lípidos y carbohidratos. Los virus se reproducen (replican) solamente en células vivas, ya sea en el citoplasma o en el núcleo. En la replicación, los componentes de la partícula viral se sintetizan dentro d e la célula afectada y posteriormente se ensamblan para formar nuevos virus. Actividad
a) En un cuadro sinóptico marca cinco características de los virus.
b) ¿Porquérazónsedicequeunvirusestáentrelovivoylonovivo?Alinvadir unacélulaounabacteriasetransformaestaúltimaenunafábricadehacer virus.¿Quéentiendesporesto?Conunesquemaexplicaelciclodeunbacteriófago (transducción). ver anexo 1.
142
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
http://www.pnuma.org/
arn
ElProgramadeNacionesUni daspara elMedioAmbiente tiene como misión dirigir y alentar la participación en el cuidado del medio ambiente inspirando, informando y dando a las naciones y a los pueblos los medios para mejorar la calidad de vida sin poner en riesgo a las futuras generaciones. Se enfoca a seisáreasprioritariascambio climático,desastresyconflictos, manejo de ecosistemas, gobernanza ambiental, sustanciasdañinas,eficienciade recursos,ademásdeáreastemáticas comoson: biodiversidad, educación ambiental, iniciativa de pobreza y medio ambiente y ozono.
Los virus infectan células animales, células vegetales y bacterias (bacteriófagos o fagos). Los bacteriófagos pueden ser líticos o templados. Los v irus líticos destruyen(lisan)alabacteriahuésped.Losvirustempladosincorporansu en el bacteriano–denominándoseprofagos–yalasbacteriasselesllama lisogénicas. (Ver esquemas de transducción y lisogenia en anexo 1). Replicación de un bacteriófago
Cuandounbacteriófagolíticoinfectaunabacteria,utilizalamaquinariametabólicadelacélulahuéspedparaduplicarsuácidonucleico.Finalmente,destruyelacélulabacteriana,liberándosenuevosvirusqueposteriormenteinfectan a otras bacterias. La replicación viral consta de varios pasos, los cuales se detallanenlasiguientegura: 143
B5 �
Figura 5.1 Replicación deunbacteriófago(Fuente: Solomonet al ., 1998).
En otros virus, la penetración de la partícula viral a la célula se efectúa por fagocitosis (viropexis), por medio de la cual el virus es envuelto por la membrana plasmáticacelular,quedandoenglobadoenunavesículadentrodelcitoplasmacelular.Esteeselmecanismomáscomúndeentradadelosvirus. Los virus se caracterizan por ser metabólicamente inertes cuando se encuentran fuera de la célula, mientras que en el interior de la misma presentan actividad reproductora. Por esta condición, se les ubica en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Actualmenteseconocenotrosagentesinfecciososmássimplesquelosvirus: losviroidesylospriones.Losviroidessonlamentosdesin la capa proteica;infectanplantascomoelaguacate,lapapa,elpepino,etcétera. Losprionesestánformadosporproteínayocasionanenfermedadesneurodegenerativas, como son kuru, scrapie y la enfermedad de las vacas locas. La enfermedad kuru se encontró en una tribu de Nueva Guinea, cuyos miembroslaadquirierondebidoalaprácticadelcanibalismo(comíancerebros).El scrapieesunaenfermedadqueafectaalasovejasyalascabras.Causaenlos animalescambiosenelcomportamiento,temblores,pasoscortosyrápidos, crujidodedientes,rascarseyfrotarsecontraobjetos;lamuerteesinevitable. 144
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Existenvariashipótesisacercadelorigendelosvirus.Unadeéstasconsidera quesonfragmentosdeácidonucleicoqueescaparondeorganismoscelulares. Deacuerdoconestapropuesta,elorigendealgunosvirussedaenciertosca sosapartirdecélulasanimales;enotros,decélulasvegetalesy,enotrosmás, a partir de células bacterianas. Criterios de clasicación
Enlaclasicacióndelosvirussetomaencuenta:tipodeácidonucleico( o ),tamañodelapartículaviral, morfología,simetríade lacápside(virus icosaédricos,virushelicoidalesyvirusdesimetríamixta),númerodecapsómeros,enzimasespecícas( y polimerasas), presencia o ausencia de una membranaviralquecubrealanucleocápside(virusenvueltosyvirusdesnudos),tipodehuéspedqueparasitan(virusanimales,vegetalesybacterianos), base química del genoma y, por último, mecanismo de producción de mensajero(clasicacióndeBaltimore).Enelanexo2seindicalaclasicacióndelos principalesgruposdevirus,deacuerdoconelácidonucleicoquepresentan, mencionándosetambiénotrascaracterísticasdeimportancia. Importancia de los virus Los virus son muy importantes debido a las numerosas enferme dades que causanalhombre,plantasyanimales.Algunasdelasenfermedadesqueprovocanenelhombreson:viruela,inuenza,parotiditis,sarampión,rabia,herpes, poliomielitis,verrugas,ebreamarilla,gripeaviar,resfriadocomún,varicela, paperas,viruela,hepatitis,dengue,etc.Esimportantemencionarqueactual menteexistenenfermedadesviralesquecausanestragosenlahumanidad, como es el caso del , Ébola y el . En las plantas, los virus provocan mosaicos, enanismo, deformaciones en los tallos,hojasyores,etc.Losmosaicossonmanchasdecolorverdeyamarillo debidasalareducciónenlasíntesisdelaclorola;ejemplosdemosaicossonlos deltabaco,delapapa,deljitomate,delfrijol,delalechuga,etc.Otrasenferme dadesviralessonelenrollamientodelashojasdelapapayelachaparramiento del maíz. La transmisión de las enfermedades virales se efectúa por medio de los insectos (pulgones), contacto de plantas sanas con enfermas, etcétera. Entre las enfermedades virales de importancia en los animales, se pueden citarlarabiayelNewcastle. Actividad
I. Investigalosintegrantes detu familia¿cuáleshansidolasenfermedades viralesquehanpadecido?
145
B5 � II. La gripe, una de tantas enfermedades virales comunes, se presenta con mayor regularidad en ciertas condiciones ambientales, anímicas o cuando convivimoscongruposdepersonasmuynumerosos,¿Aquénosreferimos?
III. Investigaacercadelaenfermedadproducidaporelvirusdelainmunodeciencia humana: vías de contagio, células sobre las cuales actúa, síntomas y complicaciones,¿sabessiyaescurable?
IV.¿Quéotrasenfermedadesviraleshanocasionadopandemiasennuestra época?¿Enquepaísessehanestudiadoyporqué?
V. Dibujaunfagoyunvirusqueafectealserhumano.
VI.Dene: Transducción: Replicación: Lisogeniaviral:
146
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (BIOSISTEMÁTICA) Lataxonomíaeslacienciaqueseencargadelaclasicacióndelosorganis mos,ordenándolosennivelesocategorías,conbasenosóloensussimilitudes ydiferencias,sinotambiéndeacuerdoconsusrelacionesevolutivasologe néticas.Unárbollogenéticomuestralasrelacionesdeevoluciónentrevarias especies que se piensa tuvieron un ancestro común. En épocas anteriores, la ausencia o presencia de núcleo verdadero en las células de los organismos, era unacaracterísticaqueclasicabaalosseresendosgrandesgrupos:procariontes(bacteriasycianotasoalgasverdeazules)yeucariontes.Actualmente, paraclasicaralosorganismossetomanencuentalaanatomía,lasetapasde desarrolloy aspectos bioquímicos;enestosúltimos,se estudian secuencias de nucleótidos en el y ,asícomosecuenciasdelosaminoácidos para determinar sus relaciones evolutivas. Existentresmétodostaxonómicosparaclasicaralosorganismos:lafenética otaxonomíanumérica,lacladísticaylataxonomíaevolutivaclásica(veranexo 3).Conellossedenenlascategoríassuperioresalniveldeespecie,lascuales semuestranacontinuación: • • • • • • •
Ungrupodeespeciessimilaresformaungénero. Unconjuntodegénerossimilaresformaunafamilia. Ungrupodefamiliassimilaresformaunorden. Ungrupodeórdenessimilaresformaunaclase. Ungrupodeclasessimilaresformaunadivisión(ophylum). Ungrupodephylaodivisionesformaunreino. Ungrupodereinosformaundominio.
Categorías taxonómicas
AméricaLatinayelCaribees una región rica en diversidad de ambientes, ecosistemas, especies y culturas e incluye siete de los países megadiversos. La región se divide en cuatro subregiones: Mesoamérica,elCaribe,laRegión AndinayelConoSur,ycada uno posee un conjunto único de características, prioridades y retos ambientales. México es considerado un país“megadiverso”, ya que forma parte del selecto grupo de naciones poseedoras de la mayor cantidad y diversidad de animales y plantas, casi el 70% de la diversidad mundial de especies.
Enlasclasicacionesmodernas,eldominioyelimperiocorrespondenalnivel ocategoríataxonómicasuperiordelaclasicaciónbiológica.Elreinoocupael segundonivel.Lassiguientescategoríascorrespondenalphylumodivisión, clase,orden,familia,géneroyespecie(unidadbásicadelaclasicación).
La especie es el conjunto de individuos que tienen características morfológi cas semejantes, que se aparean entre sí y dan origen a individuos fértiles.
147
B5 � Lascategoríastaxonómicassereerenalosnivelesenqueseubicanlosorganismossiguiendounordenjerárquico,esdecir,delogeneralaloparticularo delomáscomplejoalomássencillo,talcomosemuestraacontinuación:
El 22 de mayo es el Día Internacional de la Diversidad Biológica, fue proclamado por la ONU con la finalidad de promover un mayor entendimiento y conocimiento de las cuestiones de la diversidad biológica.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Dominio Reino Divisiónophylum Clase Orden Familia Género Especie
(Ver ejemplos en el anexo 4). Linneo CarlosLinneo(CarlNilssonLinæus,1707-1778)implantóen1758lanomencla tura binomial o binominal, en la que cada especie es designada con dos nombresqueconstituyenelnombrecientíco.Elnombrecientícoestáconformado por dos palabras (binomio) en latín que representan el género y la especie. El género se escribe con una letra mayúscula inicial, en tanto que la especie o epítetoespecícoseescribeconletraminúscula.Además,ambosnombresse deben escribir con letra cursiva. El latín se utiliza debido a que este idioma es unalenguamuertay,porlotanto,nosufremodicaciones.Ejemplo: Ulva lactuca (lechugademar) Felis catus (gato) Ulva es el género Felis es el género lactuca es la especie catus es la especie
El cuidado del ambiente requiere la participación de ciudadanos organizados y conscientes de temas como el calentamiento global, la disposición de agua, la deforestación, los patrones de producción y consumo, así como los principios y valores que sustentan a esta sociedad. Por el impacto que ocasionan en el ambiente las actividades cotidianas que realizamos, como son transportarnos, asearnos, viajar, cocinar o comprar productos, es importante reflexionar acerca de nuestros hábitos de consumo y con la actitud que debemos tener respecto al cuidado y protección del ambiente. Acciones para cuidar el medio ambiente SEMARNAT.
148
Entamoeba histolityca (amiba) Entamoeba es el género histolityca es la especie
Elprimernombrequeseleasignaaunaespecieeselaceptado.Siposteriormente esta misma especie es publicada con otro nombre, a éste se le llama sinónimo. El nombre de la persona que describe una especie por primera vez yademásproponeelnombrecientícoseescribedespuésdedichonombre paraevitarconfusionesconlossinónimos.Ejemplo: Ulva lactuca Linnaeus (autor que propuso el nombre)
Paralaidenticacióndeunorganismoseutilizanlasclavestaxonómicas,las cuales proporcionan una serie de posibles elecciones de características. Se construyenusandorasgosconstantesy,alhacerunaelección,unnúmerode taxas se elimina. Las claves generalmente son dicotómicas y en ellas existen dosalternativas(unaesaceptadaylaotrarechazada),loqueconducenalmentealaidenticacióndeunorganismo.Lasclavestaxonómicasseencuentranen librosyrevistascientícasespecializadas,enloscualesseincluyenesquemasy fotografías que ayudan en la determinación del espécimen (Ver un ejemplo de clave taxonómica para algas verdes en el anexo 5).
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Woese ElárboldelavidapropuestoporWoeseestáconstituidoportresdominios: Archaea, Bacteria y Eucarya. Para Woese, Archaea y Bacteria son dominios distintos que incluyen organismos procariontes. Archaea se divide en dos nuevos reinos: Crenarchaeota y Euryarchaeota. En el dominio Eucarya se ubican los organismos eucariontes (con núcleo verdadero). Woese examinó las similitudes y diferencias entre las secuencias de r16Sy18S( ribosomal de la unidadpequeña)delosorganismoscomounamedidadedistanciaevolutiva entre diferentes grupos taxonómicos y determinó que molecularmente son diferentes unos de otros, independientemente de que sus células sean procariontes o eucariontes (ver anexo 6).
Carl Woese. (15 de Julio de 1928, Estadounidense). Creadordelanueva TaxonomíaMolecular
EnlatablasiguientesedenenlaspropuestasdeWoese:
Bacteria
Célulasprocariontes.Losfosfolípidosdelamembranaestánformadosporácidosgrasos lineales unidos al glicerol por uniones de tipo éster. El ribosómico de la subunidad pequeñadelosribosomas(16S-r) posee un bucle entre las posiciones 500-545. Losribosomas,compuestosdedossubunidades,tienenunvalordesedimentaciónde70S; sonsimilaresaloseucariontesperomáspequeños. Célulasprocariontes.Losfosfolípidosdelamembranaestánformadosporhidrocarburos largos y ramificados unidos al glicerol por uniones de tipo éter.
Archaea
Eukarya
El ribosómico dela subunidad pequeña delos ribosomas(16S-r) tiene una estructura única entre las posiciones 180-197 o 405-498. Los ribosomas, compuestos de dos subunidades,tienenunvalordesedimentaciónde70S.Suformaesvariable,diferentede la de los ribosomas de bacterias o eucariontes. Célulaseucariontes.Losfosfolípidosdelamembranaestánformadosporácidosgrasos lineales unidos al glicerol por uniones de tipo éster. El ribosómico de la subunidad pequeñadelosribosomas(18r) difiere de los procariontes entre las posiciones 585-656. Los ribosomas, compuestos de dos subunidades, tienen un valor de sedimentación de 80 S. Tabla 5.1 Características correspondientes a los tres dominios.(Fuente:Curtiset al ., 2008).
Lasinvestigacionesrecientesapuntan: que la diversidad de la vida surgió a partir de un microorganismo llamado (último ancestro común universal), el cual apareció hace 3500 millones de añosyquedefineelárboldemanera simplificada, como se muestra a continuación:
149
B5 � Alolargodelahistoriadelataxonomíasehanformuladodiferentespropuestasconelndepoderclasicaralosorganismos:
Reinos / Dominios/ Imperios
Linneo
Haeckel
Copeland
Whittaker
Margulis
Woese
Cavalier-Smith
1735
1866
1956
1969
1978
1990
1998
Dos reinos
Tres reinos
Cuatro reinos
Cinco reinos
Cinco reinos
Tres dominios
Dos imperios y seis reinos
Animal Vegetal
Plantae Animalia Protista
Plantae Animalia Protista Monera (bacterias y cianoftas)
Plantae Animalia Protista Monera Fungi (hongos)
Plantae Animalia Protoctista (algas) Monera Fungi
Archaea (arqueas) Bacteria (bacterias, cianobacterias) Eukaria (protistas, hongos, plantas, animales)
Prokaryota Bacteria Eukaryota Animalia Plantae Fungi Chromista Protozoa
En1937,EduardChatton–aldescubrirquelasbacteriascarecíandenúcleo– propuso los términos Procariota y Eucariota. Eltérminobiodiversidadsereerealagranvariedaddeorganismosqueviven en nuestro planeta (aproximadamente 2 millones censados o conocidos, de tal vez 10 millones existentes, según los expertos). Es evidente que todavía haymuchosmásorganismospordescubrir.Actualmente,elnúmerodees peciessedistribuyedelasiguientemanera:arqueas300,bacterias10,000, hongos120,000,protistas55,000,plantasterrestres287,655,líquenes17,000, vertebrados58,808,invertebrados1,240,000,algas25,000.Dadalacantidad enormedeseresvivosquehabitanenlaTierra,esnecesarioorganizarlosde maneracorrectaenunsistemadeclasicación. Actividad
I. Medianteunmapaconceptual,denelasdiferenciasentrela fenética,la cladísticaylataxonomíaevolutiva,atravésdeloscualesseclasicaalos seres vivos. (ver anexo 3)
II. Con un ejemplo, dene las categorías taxonómicas fundamentales. Además,investigaacercadelossujosqueseutilizanenlosnombresde las plantas.
III.¿Cómoestáestructuradaycómofuncionaunaclavetaxonómica?¿Quiénes lasutilizan?
150
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
IV.Lataxonomíahacambiadoalolargodelosaños,actualmentecomprendelas categoríasReino,DominioeImperios.¿Enquéañoyquéautoresfueronlos artícesdeestaspropuestas?
V. Esquematizael árbollogenéticouniversaly analizalosárbolesbacterianos,loscualessedenencomoparaléticos.InvestigasobreLuca.
DOMINIO BACTERIA (EUBACTERIAS) El dominio Bacteria incluye organismos procariontes con pared celular de peptidoglucano. Pueden ser unicelulares, coloniales o pluricelulares. Inmóviles o no.Patógenosono.Suscélulascarecendeplastos,retículoendoplásmico, AparatodeGolgiyotrosorganelos.Presentanreproducciónasexual. EldominioBacteriaincluyealasbacteriasverdaderasoeubacterias:bacilos y cocos gramnegativos, bacilos y cocos grampositivos, espiroquetas, rickettsias, clamidias, actinobacterias, cianobacterias y micoplasmas (bacterias sin pared celular). Denición y características
Lasbacteriassonorganismosprocariontes,generalmenteunicelulares.Carecen de sistemas endomembranales. No tienen núcleo, mitocondrias, retículo endoplásmico,complejodeGolgi,lisosomasnicloroplastos.Suscélulascontienen ribosomas,gránulosdealmacenamiento(glucógeno,lípidosocompuestosfos fatados)yenzimasutilizadasenlarespiración,fotosíntesisyjacióndenitróge no. Los ribosomas se encuentran en el citoplasma, aislados o formando cadenas llamadaspolirribosomas.Lascélulasbacterianasexhibendiferentesformas,ta mañosyagrupamientos.Conrelaciónalaforma,éstapuedeseresférica(cocos), cilíndrica (bacilos), en espiral (espirilos y espiroquetas) y en coma (vibriones). Las
Figura 5.2 Bacilos y Streptococcus.
151
B5 � formasesféricaspresentanundiámetrode0.8a1µm;enlosbaciloseltamaño vade1a5µmx0.5a0.8µm,ylasformasenespiralmiden5a12µmx0.2a0.5 µm.Porloquerespectaalamaneraenqueseagrupan,sepuedenpresentaren pares (diplococos), en número de cuatro (tétrada), en cadenas (estreptococos), enracimos(estalococos)yenpaquete(sarcina);los bacilos también pueden agruparse formando cadenas (estreptobacilos). Las bacterias poseen una pared celular rígida que rodea la membrana citoplásmica. La pared celular bacteriana está constituida de peptidoglucano (azúcaresyaminoácidos).SetiñeutilizandolatincióndeGram,quepermitedividirlasendosgrupos: grampositivas (Gram+) y gramnegativas (Gram–). Las paredes celulares de las bacterias grampositivas songruesasycontienenpeptidoglucanoyácidoteicoico en el exterior. La pared de las bacterias gramnegativas tiene dos capas, una de peptidoglucano interna y una gruesa externa constituida de carbohidratosylípidos(veranexo7). Figura 5.3 Tiposde bacterias.
Lasbacteriassereproducenasexualmenteporsiónbinaria(lacélulasedivide en dos). Bajo condiciones óptimas, las bacterias pueden dividirse una vez cada 20 minutos. En este proceso de reproducción se duplica el bacteriano y se formaunaparedtransversalquedividealabacteriaendoscélulashijas.Enlas bacteriasnoexistereproducciónsexual(nohayformacióndegametos).Sin embargo, las bacterias pueden intercambiar material genético mediante tres mecanismos:transformación,transducciónyconjugación. •
•
•
Figura 5.4 Fisión binaria.
152
Transformación: fragmentos de libres son captados por otra célula bacteriana. Transducción:unbacteriófagotransportamaterialgenéticodeunabacte ria a otra. Conjugación:dosbacteriasintercambianmaterialgenético.
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Puente citoplasmático
Bacteria F + o donadora con plásmido F replicado
Bacteria F - o receptora sin plásmido
Transferencia del DNA del plásmido de la bacteria F + a la bacteria F -.
Bacteria F +
Bacteria F +
Lasbacteriaspuedenserautótrofasoheterótrofas.Lamayoríadeellasson heterótrofaseincluyenformassaprobias(sealimentandemateriaorgánica muerta)yparásitas(sealimentandemateriaorgánicaviva).Porloqueres pecta a las bacterias autótrofas, éstas se dividen en fotosintéticas y quimiosintéticas. Las bacterias fotosintéticas obtienen energía de la luz, es decir, usan energía solar para elaborar glucosa. Las células de las cianobacterias contienenclorola,pigmentoqueutilizanenelprocesofotosintético,duranteelcual hayliberacióndeoxígeno(fotosíntesisoxigénica).Enotrasbacteriasexisten bacterioclorolasparaefectuarlafotosíntesissinliberacióndeoxígeno(foto síntesis anoxigénica). Las bacterias quimiosintéticas obtienen energía al oxidarsustanciasinorgánicas(oxidancompuestosinorgánicosdeFe,NyS). La mayoría de las células bacterianas son aerobias, es decir, necesitan oxígenoatmosféricoparasobrevivir;otrassedesarrollanenausenciadeoxígeno (anaerobias estrictas) y algunas pueden existir en ambas condiciones (anaerobias facultativas). Normalmente respiran aeróbicamente, pero pueden cambiar a la respiración anaerobia cuando comienza a faltar el oxígeno. Determinadasbacteriasproducentoxinas(exotoxinasyendotoxinas)queocasionandiversostrastornosolamuerte.Algunasbacteriasformancélulasen reposo denominadas endosporas, resistentes a la desecación, calor, radiación ysustanciasquímicas.Cuandolascondicionesambientaleslesonfavorablesa la bacteria, la endospora se activa en una célula bacteriana viva. Los géneros Bacillus y Clostridium son ejemplos de bacilos esporulados. Clostridium forma esporas que causan el botulismo, la gangrena y tétanos. Criterios de clasicación
Lasbacteriassepuedenclasicarconrelaciónasumorfología,agrupación, disposicióndelosagelosyparedcelular(grampositivasygramnegativas). (ver anexo 8). 153
B5 � Importancia de las bacterias Las bacterias representan un grupo importante de organismos, debido a que sonutilizadasendiferentescampos:médico,agrícola,farmacológico,industrial, ecológico, etcétera. •
• • •
• • •
•
Causanpérdidaseconómicasalaagricultura.Lasplantasafectadaspresentanmarchitamiento,pudrición,manchasfoliares,hiperplasias(crecimiento anormal de tejido), etc. La vid, el manzano, el clavel, el rosal, el frijol, el ciruelo,lapiña,el ajo,elapio, eljitomate,lazanahoria, entreotras, son algunas de las plantas que son infectadas por las bacterias. Entre los génerosquecausanenfermedadesbacterianas,sepuedencitar: Agrobacterium, Corynebacterium, Erwinia, Pseudomonas y Xanthomonas. Producen diversos antibióticos. Seutilizanenlaelaboracióndemantequillayqueso. Tienen importancia ecológica, ya que funcionan como organismos descomponedoresyjadoresdenitrógeno.Lasbacteriasdelsueloparticipan en la recirculación de los nutrientes en los ciclos del nitrógeno, oxígeno, carbono,fósforoyazufre.Determinadasbacteriastransformanelnitróge no atmosférico en formas asimilables que pueden utilizar las plantas. Producen acetona. Lasbacteriaslactoacidólasseutilizanenlaelaboracióndeyogurt. Causannumerosasenfermedadesenelhumano:neumonía,sílis,menin gitis, otitis, sinusitis, amigdalitis, prostatitis, etcétera. Algunas bacterias intervienen en la fertilidad del suelo, por ejemplo, Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter y Rhizobium.
Actividad
I. Laclasificaciónmodernafuereformadaporlocomplicadaquehasidopara los bacteriólogos obtener grupos, ya que los criterios de clasificación se quedancortosparaestosorganismos;porejemplo,lasclamidiaspordefinición no poseen pared y no obstante son gramnegativas, lo que resulta contradictoriosirecuerdasquelaTincióndeGramsedaporelreconoci mientoquímicoaniveldelapared.¿Creesquehayrasgossuficientespara esteenormecambioconlataxonomíadeestegrupodeorganismos?
II. La biotecnología y la clonación son conceptos de moda, en los cuales las bacteriastienenunpapelmuyimportante.Definecadaunodeestosyanota dos ejemplos.
154
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Cianobacterias (Bacterias verde-azules) Las cianobacterias son organismos procariontes fotosintéticos, los cuales puedenserunicelulares,colonialesypluricelulares.Suscélulasposeenunapared celular(constituidadepeptidoglucano),lacualenocasionesestárodeadapor unavainagelatinosa,hialinaoestraticada.Enlasformascoloniales,lascélulas se encuentran inmersas en una matriz o envoltura gelatinosa. En las formas pluricelularesalahileradecélulasseledenominatricoma.Cuandoésteseencuentrarodeadoporunavainarecibeelnombredelamento.Enalgunosgé nerosdecianobacteriassepresentanvariostricomasdentrodeunlamento.
Figura 5.5 Calothrix . Filamento con vaina, célula yheterocistos.
Figura 5.6 Hydroleum. Filamento con varios tricomas rodeados por una vaina gelatinosa.
Lascianobacteriasnopresentanagelosniplastos;laclorola,ylospigmen tos carotenoides se localizan en laminillas fotosintéticas llamadas tilacoides. Además,existenotrospigmentosllamadoscobilinas:c-coeritrina(rojo)yccocianina(azul)queselocalizanenloscobilisomas.Lascianobacteriasson los únicos organismos procariontes que realizan la fotosíntesis para producir oxígeno en una forma similar a la de las plantas. En este proceso fotosintético aeróbico,elaguaeseldonadordehidrógenoyseliberaoxígenomolecular.La membranacitoplasmáticarodeaalcitoplasma;enésteselocalizanel o nucleoplasma,asícomodiferentestiposdegranulaciones(gránulosdepoliglucano,cianocinaypolifosfato).Lascélulasdelascianobacteriascontienen almidóncianofíceocomonutrientedereserva.Algunasespeciestienenensus célulasvacuolasdegasquelespermitenotarenelagua.Lareproducciónes únicamenteasexualypuedeserpor siónbinaria,fragmentacióndeunaco155
B5 � lonia,formacióndehormogonios(segmentospluricelularesseparadospordiscos de separación), formación de aquinetos (células de pared gruesa), formación de exosporasyendosporas,etc.Algunosgénerosdecianobacteriasformanheterocistos(célulascuyafuncióneslajacióndenitrógeno).Lascianobacterias habitanaguastermales,marinasydulceacuícolas,creciendotambiénsobre rocas,suelo,árboles,etcétera(veranexo9). Importancia de las cianobacterias • • •
• •
En los Ecosistemas marinos son productores primarios. Los géneros Nostoc y Anabaena jannitrógenoatmosférico(N 2). Los géneros Microcystis, Anabaena y Aphanizomenum producen toxinas que causan la muerte del ganado vacuno o de las aves al beber agua contaminada. Participanenformacionescalcáreasllamadasestromatolitos. El género Spirulina se utiliza para elaborar galletas, polvo para preparar bebidas como suplemento alimenticio, mazapanes, tabletas, etcétera.
Actividad
I. Defineyesquematizacadaunodelostiposdebacterias:
Bacterias
Denición
Esquema
1. Cocos
2. Bacilos
3. Espiroquetas
4. Vibriones
II. Lasbacteriasnoposeenunnúcleopropiamentedicho;noobstante,para los citólogos la región donde se localiza el material genético se define como núcleoprocarionte.¿Aquéserefieren?
III.Investiga: 1. ¿Cuáleslautilidaddelasbacteriasycianobacteriascomobiofertilizantes? 2. ¿Quésonlosestromatolitos? 3. Investiga problemas actuales relacionados con las bacterias. 156
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
IV.Ademasdelmaterialgenético,enalgunasbacteriasexisteunepisomao plásmidoqueseintercambiaporconjugación,elcualledaotracaracterís tica a la bacteria receptora. Por tal razón, se presenta una forma de sexualidad en algunas bacterias, o bien se produce la resistencia a antibióticos. ¿Cómopuedesexplicaresto?
V. Las bacterias se perpetúan mediante mecanismos asexuales y otros que no sonrealmentesexuales,porquenoformangametos.Seconocencuatrofor mas de reproducción en las bacterias, las cuales se definen a continuación y quedeberásasociarconelconceptorespectivo: 1. Mecanismo de reproducción asexual cada 20 minutos mediante la duplicación del . 2. Transportedelmaterialgenéticodeunabacteria a otra (fago). 3. Intercambio de material entre dos bacterias a travésdeunpuentecitoplasmático. 4. Capturadefragmentosde libre por parte de bacterias.
Conjugación Fisión Transformación Transducción
( ) ( ) () ( )
Actividad Observación de bacterias y cianobacterias Introducción
Las bacterias generalmente son organismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria, aunque en algunas de ellas existe recombinación genética. En relación con su forma, ésta puede ser esférica (cocos), cilíndrica (bacilos) o helicoidal(espirilos).Loscocospuedenformaragrupaciones:enpares(diplo cocos), en cuatro (tétrada), en cadena (estreptococos), en racimo (estafilococos),etc.Losvibriostienenformadecoma.Losespirilossonmáslargos,en forma de espiral y flagelados polarmente. LasbacteriassetiñenconelmétododeGram,clasificándoseendosgrupos: grampositivas (color violeta) y gramnegativas (color rojo).Algunos géneros representativosson:Salmonella, Staphylococcus, Rhizobium, Escherichia, Bacillus, Shigella, Treponema , Proteus, Neisseria, Streptococcus, Vibrio y Spirillum. Los estafilococos son células esféricas grampositivas que se agrupan para formar racimos irregulares. Staphylococcus aureus es un representante patógeno, concélulasdeaproximadamente1µmdediámetro. Los estreptococos presentan células esféricas que se unen para formar cadenas. Lascianobacteriassonorganismosdecolorazul-verde.Carecendereproduc ción sexual, plastos y flagelos. La reproducción asexual se efectúa por medio de hormogonios, aquinetos y esporas. Presentan clorofila y otros pigmentos (betacaroteno, c-ficoeritrina, c-ficocianina, aloficocianina, mixoxantina y 157
B5 � mixoxantofila). Habitan en medios marinos, dulceacuícolas, termales y terrestres.Enlascianobacteriasexistendiferentestiposdetalo;hayformasunicelulares (Chroococcus, Synechocystis), coloniales (Gloeocapsa, Aphanothece, Microcystis, Merismopedia, Eucapsis, etc.) y filamentosas (Oscillatoria, Lyngbya, Spirulina, Arthrospira, Phormidium, Scytonema, Nostoc, etc.). Objetivo ConocerorganismosrepresentativosdelreinoMonera. Material Microscopio compuesto Portaobjetos Cubreobjetos Goteros Agujasdedisección Lápicesdecolores Cianobacterias:1 Oscillatoria Spirulina2 Nostoc Chroococcus
Frotis bacterianos (estreptococos y estafilococos). 3 Método A. Observación de bacterias (Staphylococcus y Streptococcus)
1. Observarlosfrotisenelmicroscopioconelobjetivodemayoraumento.Ver forma y agrupamiento. 2. Hacer esquemas. B. Observación de Oscillatoria
1. Efectuar una preparación temporal con agua que contenga filamentos de Oscillatoria. Observarenelmicroscopioconelobjetivodemayoraumento:formadeltricoma,formaycolordelascélulas,paredestransversales, granulaciones,discosdeseparaciónyhormogonios. 2. Hacer esquema. 3. CorroborarlaobservaciónconlapreparaciónfijadeOscillatoria. C. Observación de Spirulina
1. Elaborar una preparación temporal con una muestra de agua que contenga Spirulina. Observarenelmicroscopioconelobjetivodemayoraumento:es piras, forma y color del tricoma. 2. Hacer esquema. D. Observación de Chroococcus
1. Efectuar una preparación temporal con una muestra de agua que contenga Chroococcus. Observar enel microscopioconlos objetivosde mayoraumento:formaycolordelascélulasvegetativas,paredcelular,granulaciones, matriz gelatinosa. Ver formas coloniales. 2. Hacer esquema. 1
2 3
158
Lascianobacteriashabitanenmediosmarinos,dulceacuícolasytermales.Sepuedenobservarenmate rial fresco o preservado en agua y formol a 4%. Sepuedesustituirporelgénero Arthrospira,cianofíceacontricomahelicoidalyparedestransversales. SolicitarlosenlaboratoriosdeanálisisclínicosoelaborarlosconelmétododetincióndeGram.
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
E. Observación de Nostoc
1. Colocarlapreparaciónfija de Nostoc en el microscopio y observar con el objetivodemayoraumento:tricoma,formaycolordelascélulas,heterocistos y matriz gelatinosa. 2. Hacer esquema. Cuestionario 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
¿QuéorganismosseincluyenenelReinoMonera? ¿Quéformapresentanlasbacteriasobservadas? ¿DequécolorseobservanalteñirseconelmétododeGram? ¿CómoseagrupanlasbacteriasenStaphylococcus? ¿Quécolorpresentanlascélulasdelascianobacteriasobservadas? ¿QuéformatienenlascélulasdeOscillatoria?,¿eltricomaesconstricto? ¿CómosonloshormogoniosquetieneeltricomadeOscillatoria?¿Quélos separa? ¿Quégénerosdealgascianobacteriassonfilamentosos? ¿Cuálgéneroobservadoescolonial? ¿Cuálgéneroobservadoesunicelular? ¿Cuálescianobacteriastienenmatrizgelatinosa? ¿QuéaspectotienelamatrizgelatinosaenChroococcus? ¿Quégéneropresentaheterocistos? ¿CómoeseltricomadeSpirulina? ¿EndóndeseencuentranubicadoslosheterocistoseneltricomadeNostoc?
Investiga Lostérminostricoma,hormogonioyheterocisto. Sugerencias Observarbacteriasenelyogurt,utilizandoelmétododetincióndeGram: 1. Hacer un frotis con una gota de yogurt. 2. Fijar el frotis con calor. 3. Cubrirconcristalvioleta(1minuto). 4. Lavar con agua. 5. Cubrirconlugol(1minuto). 6. Lavar con agua. 7. Decolorarconalcohol-acetona(15segundos). 8. Lavar con agua. 9. Cubrirconsafranina(30segundos). 10. Lavar con agua. 11. Dejarsecaralaire. Las bacterias grampositivas retienen el cristal violeta y yodo, permaneciendo decolorazulovioleta.Lascélulasgramnegativassedecoloranconelalcoholy janlasafranina,apareciendodecolorrojo.
159
B5 � DOMINIO ARCHAEA (ARQUEAS)* Denición y características
Las arqueas y las bacterias son similares en forma ytamaño;peroexisten diferencias importantes en su bioquímica
Las arqueas se encuentran en ambientes extremos que semejan las condiciones existentes en laTierra primitiva.Son microorganismos procariontes y unicelulares, los cuales viven libres o formando agregados. Las células son pequeñasymidende0.1ymasde15µm.Morfológicamenteseparecenalas bacterias, ya que ambas tienen forma de bacilo, coco o espirilo. Los bacilos sonrectos,curvos,helicoidalesoconbifurcación.Loscocostienenformaregular o irregular y pueden permanecer libres o formar grupos de cuatro células (tétradas).Algunascélulasdelasarqueastambiénpresentanformalobulada, triangular y cuadrada. En las arqueas existen formas aerobias o anaerobias, estrictasofacultativas.Lareproducciónserealizapormediodesiónbina riaprincipalmente.Nohayformacióndeesporas.Laparedcelularcarecede peptidoglucanoy ensulugar tienepolisacáridos,glicoproteínasyproteínas. Enotrasarqueas,como las metanógenas, laparedcelular está constituida deseudopeptidoglucano.Lamembranaplasmáticacarecedecolesterolyen éstaloslípidospolaresestánformadosporhidrocarburoslargosyramicados de tipo isoprenoide, unidos al glicerol por uniones de tipo éter. Presentan un cromosomacircular.Lasarqueassecaracterizanporhabitarambientesdonde las condiciones son extremas, es decir, temperaturas muy altas o muy bajas (superioresa100°Ceinferioresa0°C),concentracionesaltasdesalinidad(superiores a las del agua de mar) y pH extremos. EldominioArchaeasedivideendosgrupos:CrenarcheotayEuryarcheota.El grupoCrenarcheotacomprendemicroorganismoshipertermólosquerequieren temperaturas muy altas para crecer. La mayoría necesitan sulfuro para poder desarrollarse. Habitan en géiseres y aguas calientes. ElgrupoEuryarcheotaincluyeorganismosmetanogénicos,halólosyacidólos. Las arqueas metanógenas son anaerobias obligadas. Producen gas metanoapartirdebióxidodecarbonoehidrógeno.Selesencuentraenpantanos, drenajes, sedimentos marinos y de agua dulce, en el tracto intestinal de animalescomolavacayenelaparatodigestivodelhombre.Lasarqueashalólas sonmicroorganismosheterótrofosaerobios.Algunasefectúanlafotosíntesis por medio de un pigmento púrpura. Habitan en regiones extremadamente salinas,porejemplo,enelmarMuerto.Lasbacteriastermoacidólasgeneralmenteseencuentranensitioscalientesyavecesácidos. *OtrosautoreslasdenominanArqueosoArqueobacterias
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Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Criterios de clasicación
HastahacepocolasarqueobacteriasseincluíanenelReinoMonera.En1990, CarlWoesepropusoubicarlasenundominioseparadoquedenominóArchaea. En la actualidad se conocen aproximadamente 300 géneros. El dominio Archaeacomprendecuatroreinos:Crenarcheota,Euryarcheota,Korarcheota yNanoarcheota(veranexo10). Importancia de las Archaea •
•
•
Las enzimas de Pyrococcus se usan para elaborar alimento a altas temperaturas,comolechebajaenlactosaysuerodeleche. Las metanógenas se utilizan en el tratamiento de aguas residuales. Realizan la digestión anaeróbica de los residuos produciendo biogas. Lasarqueasacidólasseusanenlaextraccióndeoroycobre. Actividad
LasArchaeasepuedentipificarcomolosseresmásantiguosdenuestroplaneta, perotambiéncomolosquesehanadaptadoatodaslascondicionesqueprevalecen. Sobrevivenenambientesextremos,porestarazónseestanutilizandoenprocesos dedepuraciónydescontaminacióndeecosistemas.¿Quéentiendesporesto?
Proyecto: La arqueobacteria Ferroplasma acidiphilum , es para la ciencia moderna, el organismo original de nuestro planeta, a partir del cual surgieron todos los organismosactuales.Investigaenquépaísseencontró,aislóyestudió,cuálessu materia prima (alimento) y en qué ambientes se encuentra en la actualidad. Conestainformaciónelaboraránunperiódicomuralenelsalón.
DOMINIO EUKARYA (EUCARIONTES) Denición y características
Los organismos incluidos en este dominio tienen células eucarióticas (núcleo conenvolturanuclear);losorganelosestánrodeadosporunamembrana.Sus célulassonmáscomplejasygeneralmentemásgrandesquelasprocarióticas; 161
B5 � la mayoría de sus miembros son pluricelulares. La nutrición puede ser por absorción,ingestiónofotosíntesis(protistas),porabsorción(hongos),mediante fotosíntesis (plantas) y por ingestión (animales). En el dominio Eukarya se incluyenlosreinosProtista,Fungi,PlantaeyAnimalia. Criterios de clasicación
Existendiferentescriteriosparaclasicaralosorganismosincluidoseneldo minioEukarya,debidoaqueconstituyengruposmuyheterogéneosycadauno deellospresentacaracterísticasmuydiferentes.Acontinuaciónsemencionan algunosrasgosdeimportanciaqueseempleanensuclasicación: Protozoarios:órganosdelocomoción(seudópodos,ciliosoagelos). Algas:estructuracelular,reproducción,formaycoloracióndeltalo,naturale zadelospigmentosfotosintéticos,composicióndelapared,tipodeagelos, etcétera. Hongos:característicasmorfológicasyreproductivas(esporasycuerposfruc tíferos). Plantas:característicasreproductoras(partesoralesytiposdesemillas),ca racterísticasvegetativas(raíces,hojas,tallosytejidos). Animales:capasembrionarias,presenciaoausenciadeceloma,metameriza ción, simetría y origen de la boca. Acontinuaciónse describencadaunode los reinosincluidosenel dominio Eukarya: Reino Protista o Protoctista Estereinoincluyeorganismoseucariontes.Unicelulares,coloniales,cenocíticos y pluricelulares. Fotosintéticos o no fotosintéticos. Nutrición por absorción, ingestión y fotosíntesis. Móviles o inmóviles. Los móviles se desplazanpormediodecilios,agelososeudópodos.Conreproducciónasexual y sexual. El reino Protista comprende a los protozoarios, algas y protistas micoides o fungoides. Protozoarios
Losprotozoariossonorganismoseucarióticosyunicelulares.Devidalibreo parásitos.Generalmentepresentanmembranacelular,peroenalgunasformasexistencubiertasdecelulosaouncaparazóncalcáreo.Lalocomociónes atravésdeagelos,ciliososeudópodos.Sonheterótrofos,esdecir,obtienen sualimentodelmedio.Confrecuenciasereproducenasexualmenteporsión binaria y pluripartición, aunque también recurren a complejos mecanismos sexuales. En Paramecium se presenta la reproducción sexual por conjugación, dondedosindividuosintercambianmaterialgenético.Algunosprotozoarios 162
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
como la amiba forman quistes, cuando las condiciones ambientales son desfavorables.Alromperseelquiste,surgeunaformaactivallamadatrofozoito. Losprotozoarioshabitanmediosacuáticosyterrestresopuedenvivirdentro de otros organismos. Losprotozoarioscomprendenlossiguientesphyla: • Phylum Rhizopoda oSarcodina
Los rizópodos son organismos que se mueven por medio de seudópodos, extensiones de la membrana celular que también les permite atrapar y englobar partículasalimenticiaspormediodefagocitosis.Sonheterótrofos.Algunos sonparásitosyotrosdevidalibre. Figura 5.7 Amiba.Seudópodos.
Génerosrepresentativos: Amoeba y Entamoeba. •Phylum Foraminifera Los foraminíferos son organismos generalmente marinos, con un esqueleto llamado testa(conchacalcárea)connumerososporos, a través de los cuales se extienden proyeccionescitoplasmáticasqueintervienen en la locomoción.
Figura 5.8 Foraminífero. (Philip Harris)
Génerosrepresentativos:Rotalia, Globigerina, Camerina.
163
B5 � •Phylum Actinopoda Los actinópodos son organismos que presentan largas y delgadas proyeccionescitoplasmáticasllamadasaxópodos,éstassalenatravésdelosporosdel esqueleto. Génerorepresentativo: Actinosphaerium • Phylum Mastigophora
Los mastigóforos son protozoarios unicelulares que se mueven por medio de unoomásagelos.Lamayoríasonheterótrofosyparásitos.Generalmente carecen de pared celular. Géneros representativos: Trypanosoma, Leishmania, Trichomonas, Giardia, Trichonympha .
•Phylum Ciliophora
Figura 5.9 Paramecium.
La locomoción en los cilióforos se realiza por medio de cilios. Son heterótrofos. Presentan estructura compleja y la mayoría poseen macronúcleo y micronúcleo,asícomovacuolaspulsáiles.Seconsiderael grupode protozoarios más evolucionado. Habitan en medios dulceacuícolas y marinos. Paramecium caudatum esunprotozoariociliado que habita enestanques y
charcosdeaguadulce.Midede150a300µmdelargo.Esteorganismotieneun extremoanteriorqueescurvoyunoposteriormáspuntiagudo.Enlasuperficie presentanumerososcilios,peloscortosqueintervienenenlalocomoción.Cerca delasuperficieexistenpequeñosorganelosdenominadostricocistos.Elcito plasma se divide en un ectoplasma claro y un endoplasma granular. La película esunamembranaelásticasituadaenlasuperficieexternadelectoplasma.Las vacuolascontráctilesseencuentranpróximasacadaladodelcuerpoy eliminan el exceso de agua de la célula. Las vacuolas digestivas son organelos de diferentestamaños,denúmerovariableycontienenmaterialesendigestión. El macronúcleo controla funciones metabólicas y el micronúcleo interviene en 164
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
la reproducción (ambos se localizan cerca de la abertura de la boca). En el extremoposteriordelsurcooralestálabocaocitostoma,aberturaquecontinúa en un conducto corto, la citofaringe. El citopigio, citoprocto o ano es un orificio localizado en la parte posterior de la cavidad oral e interviene en la eliminación delosdesechos.Paramecium se reproduce por fisión binaria y conjugación conjugación.. En la fisión binaria, el organismo se divide transversalmente en dos nuevos individuos.Laconjugaciónesunprocesosexualenelquehayintercambiode material nuclear entre dos individuos con la participación del micronúcleo.
Paramecium. Parame cium. Reproducción asexual (fsión binaria)
Géneros Gén eros repres representa entativo tivos: s: Paramecium, Stentor , Vorticella , Stylonychia, Balantidium.
165
B5 � • PhylumSporozoa
Losesporozoariossonprotozoarios,parásitosinmóvile Losesporozoariossonprotozoarios ,parásitosinmóvilesy syheterótrof heterótrofos.Seca os.Seca-racterizan por formar esporas y presentan ciclos de vida complejos. Los esporozoarios causan enfermedades. Génerosrepresentativos:Plasmodium, Gregarina y Monocystis. Importancia sanitaria de los protozoarios Aunque no todos los protozoarios son parásitos del hombre, es necesario mencionar a los que causan verdaderos problemas en el sector salud: Protozoario
Enfermedad
Entamoeba histolytica
Ocasio Ocas iona na la di dise sent nterí ería a am amibi ibian ana a qu que e se tr tran ansm smit ite e po por r el agua y alimentos contaminados. Las amibas pueden provocar ulceraciones intestinales, disentería, abcesos en elhígadoyotrosórganos.
Entamoeba gingivalis
Habitaenlabocadelserhumano.Puedeproducirpiorrea.
Trypanosoma gambiense
Produceelmaldelsueño.Setransmiteporlapicad Produceelmaldelsueño.Setrans miteporlapicadurade urade la mosca tse-tse.
Trypanosoma cruzi
Causa la en enfferm rmeeda dad d de Cha hag gas o tripanosomi miaasis sudamericanatransmitidaporlachinchebesucona.
Plasmodium malarie* Plasmodium vivax* Plasmodium falciparum* Leishmania donovani Trichomonas tenax Trichomonas vaginalis
Producepaludismoconebrecada72horas. Ocasionamalariaopaludismoconebrecada48horas. Produce Produ ce la fo forma rma de pa palu ludi dism smo o má más s pel pelig igro rosa sa,, ya qu que e provoca la muerte. Causa Caus a la eb ebre re du dumdu mdum m o ka kala la-a -aza zar r tr tran ansm smit itid ida a po por r la mosca Phlebotomus. Viveenelsarrodentaldelserhumano. Ocasionainamaciónenelaparatourinariodelamujery la vagina.
Trichonympha
Puede digerir la celulosa y vivir en el aparato digestivo de las termitas.
Balantidium coli
Parasitaelintestinodelhombre,endondecausaúlcerasy disentería balantidiana.
Monocystis lumbrici
Parásitodelalombrizdetierra.
Gregarina
Selocalizaenelintestinodelsaltamontes,cucarachasy gusanosdelaharina.
Coccidia
Parásitodelconejo.
*Elpaludismosetransmiteporelpiquetedelmosquitohembra Anopheles Anopheles.
166
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Algas
Las algas son organismos no vasculares fotosintéticos y eucariontes. El talo representa el cuerpo de las algas, el cual se caracteriza por no presentar verdaderasraíces,tallosyhojas,yademáscarecerdetejidosdeconducción(xilema yoema).Lostalosdelasalgaspuedenserdesdeunicelulares,pasandoporlas formascoloniales,cenocíticas,lamentosas,seudoparenquimatosasyparen-formascoloniales,cenocíticas,lamentosas,seudoparenquimatosasyparen quimatosas.Está quimat osas.Estánprovistos nprovistosdeclorolaasoci declorolaasociadaconotrospigme adaconotrospigmentoscomo ntoscomo caroten car otenos os y xan xantol tolas, as, que les pro proporc porcion ionan an dif diferen erentes tes col colora oracio ciones nes (roj (roja, a, verde, café, dorada, etc.). En algunas algas, el talo se impregna de sustancias minerales,comoeselcasodelasdiatomeas minera les,comoeselcasodelasdiatomeas,cuyasfrústu ,cuyasfrústulasestáncons lasestánconstitui titui-dasdesílice;enotrosgénerosdealgasverdesyrojassedepositansalesde calcio en sus paredes celulares. Estos organismos se reproducen asexualmenteporfragmentacióndeltalo,bipartición,formacióndeesporas,propágulos, zoidocistos zoidoc istos,,etc.Sexual etc.Sexualmenteformangametosenestructura menteformangametosenestructurasdenominadas sdenominadas gametangios. La reproducción implica la fusión de células sexuales o gametos. Sielaspectodelosgametosesidéntico,sellamanisogametos;siesdistinto, anisogametos. Por ejemplo, en el alga verde Ulothrix se presenta la isogamia, enlacualambosgametossonmorfológicamenteiguales(mismotamañoy móviles). La reproducción en Ulvaesporanisogamia;losgametossondefor esporanisogamia;losgametossondefor-madiferente(elfemeninoesgrandeymóvilyelmasculinopequeñoymóvil). En la feofícea Fucus se da la oogamia (donde el gameto femenino es grande e inmóvilyelmasculinopequeñoymóvil).
167
B5 � Lasalgashabitanmediosmarinos,dulceacuícolasytermales.Enlascostas, se desarrollan principalmente sobre sustratos rocosos y rocoso-arenosos soportand port ando oelfuerte elfuerte olea oleaje.Otr je.Otrasespec asespecies ies cre crecen cen enoqueda enoquedadesde desde las roc rocas as llamadas cubetas, que se convierten en medios favorables para el arraigo y crecimientodedeterminadotipodealgas.Laoraalgalseencuentradistri-crecimientodedeterminadotipodealgas.Laoraalgalseencuentradistri buidaenlospisossupralitoral,litoraleinfralitoral,ubicándoselamayoríadelas especies en los dos últimos. Las formas dulceacuícolas viven en ríos, lagunas, estanques,charcos,etc.Otrasalgascrecenenlatierra,arena,nieve,sobre animales,comoepítasdealgasmayores,etc.Frecuentementeestablecen simbiosisconotrosorganismoscomohongos simbiosis conotrosorganismoscomohongos,hepáticas,anima ,hepáticas,animalesyplantas lesyplantas superiores.Algunosinvertebradoscomoloscorales,lasesponjas,lasmedu-superiores.Algunosinvertebradoscomoloscorales,lasesponjas,lasmedu sas, las anémonas y las almejas poseen algas simbiontes en el interior de sus células,llamadasendosimbiontes;unejemploloconstituyen,laszooxantelas, algasqueseencuentranenelinteriordeloscoralesyanémonasdemar.Otra asociación es el alga verde unicelular Chlorella, lacualsehospedaenlahidray en el Paramecium.Diversasalgasmicroscópicas(generalmenteunicelulares ycianobacterias)formanpartedelplancton.Otrasalgassedesarrollanfi-ycianobacterias)formanpartedelplancton.Otrasalgassedesarrollanfi jas en el fondo marino, formando parte del bentos (algas bentónicas). bentónicas). El talo en las algas puede ser: unicelular (Chlamydomonas), colonial (Scenedesmus),pluricelular,lamentoso( Rhizoclonium), tubular (Enteromorpha), laminar (Ulva), en forma de abanico (Padina), en forma de globo (Colpomenia), enformadehoja( Anadyomene Anadyomene ), en forma de sombrilla ( Acetabularia Acetabularia), comple jo (Sargassum, Nereocystis y Turbinaria),calcicado(Cymopolia),nocalcicado (Chladophora), etcétera.
Colpomenia
168
Ulva lactuca
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Cymopolia
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B5 �
Anadyomene (Fuente: Taylor, 1972)
Clorofícea. Filamento ramifcado.
Acetabularia (Fuente: Taylor, 1972)
Turbinaria (Fuente: Taylor, 1972)
Para mayor información, revisa las características de los diferentes grupos de algas que se muestran en el anexo 11. Importancia de las algas •
170
Diversasalgasmarinasverdes,cafésyrojassonutilizadasenalgunospaísescomoalimento(Chile,China,Japón,Corea,Hawai,Filipinas,etc.).Con las algas se pueden elaborar diversos platillos, al ser usadas como verdura en sopas, ingrediente de ensaladas, mezcladas con pescado y res, en rollos de arroz, en estofados, como postre, etcétera. Entrelosgénerosdealgasmarinasutilizadosenlaalimentaciónhumana, sepuedencitarlossiguientes:
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Género Ulva (alga verde) Enteromorpha (alga verde) Laminaria (alga café) Durvillaea (alga café) Porphyra (alga roja) Rhodymenia (alga roja)
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Nombre común Aosa Awo-nori Kombu Cochayuyo Nori Dulse
País
Japón Japón Japón Chile Japón Irlanda y Escocia
Otrosgénerosdeconsumohumanoson: Alaria y Sargassum (algas cafés), Caulerpa y Monostroma (algas verdes), Hypnea y Chondrus (algas rojas). Las frústulas de las diatomeas se depositan en el fondo del mar formando la tierra de diatomeas (diatomita), que se utiliza para pulir lentes de microscopios y telescopios, así como material de relleno en pinturas, barnices y papeles. Determinadosdinoageladosproducenmareasrojastóxicasqueprovo can la muerte masiva de peces. Por ejemplo, el género Gonyaulax sintetiza una toxina llamada Saxitoxina que afecta al sistema nervioso de las personasqueconsumenmariscocontaminado.Lastoxinasdeldinoagelado Gymnodinium breve también provocan síntomas neurotóxicos, así como irritación de la piel y ojos en nadadores. Elagaresunpolisacáridoqueseencuentraenlasparedesdealgunasalgas rojas (Gelidium y Gracilaria).Seusaenbacteriologíaparafabricarmedios de cultivo, como laxante o para elaborar dulces y gelatinas. De Chondrus crispus(algaroja)seobtienelacarragenina,unpolisacárido queseusaparaelaborarhelados,anes,cremas,batidos,pastasdedientes, etcétera. Los géneros Lithothamnion y Porolithon (algas rojas) presentan talos fuertementecalcicados.Sonimportantesdebidoaqueintervienenenelcre cimiento de arrecifes coralinos. Elácidoalgínicooalginaseextraedelaparedcelulardelasalgascafés,prin cipalmente de los géneros Laminaria, Ascophylum, Macrocystis, Ecklonia, Lessonia, Durvillaea y Laminaria. El uso de los alginatos se debe a sus propiedadesdealtaviscosidadyfacilidadparaformargeles.Seutilizanenla fabricacióndealimentoscomoespesadores,esdecir,paradarmáscuerpo. Conlosalginatossefabricanhelados,cremas,quesos,merengues,bebi das dietéticas, dips, dulces, ungüentos medicinales, cemento para construcción,pinturas,forrosdepapel,barnicesparauñas,pastasde dientes, etcétera. Determinadasalgassonfuentesnaturalesdeyodo. Las algas son indicadores importantes de la contaminación de aguas, y ellas mismas en determinadas circunstancias se constituyen en elementos de contaminación. Las algas sirven de alimento y abrigo para diversos animales marinos. En Escocia e Islandia se utilizan las algas cafés ( Laminaria, Fucus y Ascophyllum)enlafabricacióndeharinasnutritivasparaganado. EnChinaalgunasespeciesdeSargassum (alga café) se usan como forraje. Lasalgassonlosprincipalesproductoresenlosecosistemasacuáticos. 171
B5 � Protistas micoides o fungoides Los mohosdeslizantesplasmodiales, mohosdeslizantescelularesy mohos acuáticosseincluyenenlossiguientesphyla: •Phylum Myxomycota (Mohosplasmodialesdeslizantes) Los mixomicetos carecen de pigmentos fotosintéticos. Forman un plasmodio multinucleadoviscosoquesedeslizasobrehumusytroncosendescomposición,alimentándosedebacterias,levadurasyesporasporfagocitosis.Sereproducen por medio de esporas formadas en esporangios. Habitan en el suelo, hojarasca,maderaputrefacta,etc.Existenunas500especies. Génerosrepresentativos: Physarum, Fuligo, Echinostelium, Physarella, Leocarpus. • Phylum Acrasiomycota
(Mohosdeslizantescelulares) En los acraciomicetos la forma vegetativa es unicelular con aspecto de amiba. Laformareproductivaesunseudoplasmodioformadoporlaunióndemuchas células juntas, pero independientes a la vez, es decir, conservan sus membranasplasmáticas.Elseudoplasmodioformauncuerpofructíferopedunculado llamado sorocarpo, que contiene esporas. Las esporas al germinar liberan células ameboides (mixamebas). Estos organismos se deslizan sobre troncos podridos,hojarasca,sueloyaguadulce,alimentándosedebacterias.Existen aproximadamente 70 especies.
Génerosrepresentativos: Acrasis, Guttulina, Dictyostelium, Polysphondylium, Actyostelium. 172
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
• PhylumOomycota
(Mohosacuáticos) Losoomicetospresentanmicelioconhifascenocíticas(sinparedestransversalesymultinucleadas).Laparedcelularestáconstituidaprincipalmentepor celulosa.Sucaracterísticamásimportanteeslaformacióndezoosporasbi ageladas.Presentanreproducciónasexualysexual.Dependendelaguapara reproducirse. Existen alrededor de 580 especies. Géneros representativos: Phytophthora, Saprolegnia, Achlya, Plasmopara, Peronospora, Sapromyces. Los oomicetos son importantes por las enfermedades que producen en algunosseresvivos: Saprolegnia diclina parasita peces. Phytophtora infestans produce el tizón tardío de la papa. Plasmopara viticola parasita la vid y ocasiona el mildiú velloso de la vid. Atacaaores,hojasyuvas. Actividad
Investiga y anota algunos ejemplos de protistas que presenten las siguientes características: 1. Vidalibre:
2. Simbiontes:
3. Saprobios: 4. Parásitos: Reino protista Introducción
Reino Protista.Organismoseucariontes.Noformanembrión.Sonunicelula res,colonialesopluricelulares.Fotosintéticosonofotosintéticos.Conreproducciónasexualysexual.Incluyealgas,protozoariosyhongosmucilaginosos. Objetivo ConocerorganismosrepresentativosdelReinoProtista. 173
B5 � Material Microscopio compuesto Cubreobjetos Portaobjetos Goteros Recipientes Lápicesdecolores Muestra de agua con Euglena Muestra de agua con Paramecium Muestra de agua con diatomeas Plancton marino o dulceacuícola 1 Algasmacroscópicasverdes,cafésyrojas(materialvivo,jadoenformolo herborizado)2 Método A. Observación de diatomeas y dinoflagelados en plancton
1. Efectuarunapreparacióntemporalconunagotadetoplancton.Observar enelmicroscopioconelobjetivodemayoraumento:forma,estructuray ornamentación de las diatomeas céntricas y pennadas. En Ceratium:forma deltalo,epiteca,hipoteca,cuernos,agelos,cínguloysulco(sóloesobservable en vista ventral). 2. Hacer los esquemas. B. Observación de diatomeas
1. Elaborar una preparación temporal con una gota de agua que contenga diatomeas. Observar en el microscopio: forma, plasto y ornamentación de las diatomeas. Ver rafe, nódulos polares y nódulo central en diatomeas pennadas. 2. Hacer un esquema. C. Observación de Euglena
1. Efectuar una preparación temporal con agua que contenga Euglena.Observarenelmicroscopioconelobjetivodemayoraumento:forma,flagelo, estigma, plasmalema, granos de paramilo y plastos. Ver movimiento. 2. Hacer un esquema. D. Observación de Paramecium
1. Elaborar una preparación temporal que contenga Paramecium. Observar en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: cilios, membrana citoplasmática,vacuolas,núcleos,surcooralycitoplasma. 2. Hacer un esquema. 1 2
174
SolicitarloenlaFacultaddeBiología. LasalgassepuedencolectarenplayasdelestadodeVeracruz(LaMancha,VillaRica,BocaAndrea, Punta Morro, Monte Pío, escolleras de la ciudad de Veracruz, etc.).
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
E. Observación de algas verdes, cafés y rojas
1. Colocarlasalgasenrecipientesconaguayobservarlaforma,eltamañoy el color de los talos. 2. Hacer esquemas. Cuestionario 1. ¿Quéformatienenlasdiatomeasobservadas? 2. ¿Dequéestáconstituidasuornamentación? 3. ¿CuántoscuernospresentaCeratium?¿Cómoson? 4. ¿Quénombrerecibeelcuernolargoqueseprolongadelaepiteca? 5. ¿SeobservanplacaseneltalodeCeratium? 6. ¿Cuántossurcosseobservanen Ceratium?¿Quénombrereciben? 7. ¿Cómosellamaelsurcotransversal? 8. ¿CuántoscuernosantapicalestieneCeratium? 9. ¿Quétipodesimetríapresenta Coscinodiscus? 10.¿Quéformatiene Euglena? 11.¿Endóndeselocalizaelflagelo? 12.¿Dequécolorseobservaelestigma?¿Enquépartedelascélulasselocaliza? 13. ¿Presenta Euglena paredcelular? 14.¿Quéformatienenlosgranosdeparamilo? 15.¿QuéformatieneParamecium? 16.¿Endóndeseubicanloscilios? 17.¿Quéestructurasseobservaron? 18.¿Dequécoloreseltalodelasclorofíceas,feofíceasyrodofíceasobservadas? Investiga Las divisiones en las que se incluyen los organismos observados. Sugerencias Observardiatomita(depósitossedimentariosformadosporlaacumulaciónde las paredes de sílice de las diatomeas). Este material contiene un gran número de diatomeas fósiles céntricas y pennadas. Actividad
Completaelsiguientecuadro: Rhizopoda
Mastigophora
Ciliophora
Sporozoa
Tipocelular Apéndicede locomoción Hábitat Reproducción Ejemplo 175
B5 � Reino Fungi (Hongos) El Reino Fungi ( Eumycota) incluye organismos eucariontes, unicelulares, pluricelularesycenocíticos.Sonheterótrofos(saprobiosóparásitos).Nofotosintéticos.Senutrenporabsorción.Laparedcelularestáconstituidadequitina.La mayoría forman micelio. Presentan reproducción asexual y sexual por medio de esporas. Loshongoscarecendeclorolayplastos,porloquesonincapacesdeefectuar lafotosíntesis.Lamayoríadelasespeciesdehongosestánconstituidasde lamentosllamadoshifas,loscualesalramicarseformanunaestructuraconocidacomomicelio.Lashifaspuedenserseptadas(conseptostransversales)o cenocíticas (sin paredes transversales y multinucleadas). Los micelios varían enrelaciónconsutamaño,formaycolor(blancos,rojos,amarillos,anaranja dos,verdes,azules,negros,violáceos,etc.).Loshongosalmacenanglucógeno ylípidoscomosustanciasdereserva.Sealimentanpormediodeabsorción,secretando enzimas digestivas que degradan el alimento y posteriormente lo absorbenenformademoléculasorgánicaspequeñas,atravésdesuparedcelular. Lasformasparásitastienenhaustorios,hifasespecializadasqueabsorbenlos nutrientesdelhuésped.Loshongosformanesporasquedierenentamaño, formaycolor;éstaspuedensermóviles(planosporas)oinmóviles(aplanosporas). Las esporas permiten la propagación de las especies y constituyen formas deresistenciaantecondicionesadversasdelmedio.Loshongossereproducen asexual y sexualmente. La reproducción asexual ocurre por fragmentación del micelioodelashifas (losfragmentos seseparany cadatrozocontinúa desarrollándoseparaformarunnuevoindividuo),porgemación(formaciónde yemas) y por esporulación (producción de esporas). En la reproducción sexual se forman esporas (cigosporas, ascosporas, basidiosporas). En determinados hongos,lashifasoriginangrandesestructurasreproductivasllamadascuerpos fructíferos, en cuyo interior se generan esporas. Los cuerpos fructíferos de los basidiomicetos se llaman basidiocarpos y los de los ascomicetos reciben el nombredeascocarpos.Algunoshongossonunicelulares,comoeselcasode laslevaduras.Enelgrupodeloshongosexistenformassaprobias(sealimen tandemateriaorgánicamuertaendescomposición),parásitasysimbiontes.
Por tratarse de un grupo complejo, te invitamos a revisar en el anexo 12 todos los phylaenqueseclasicanloshongos.
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Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Importancia de los hongos •
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Loshongos,aligualquelasbacterias,sonlosprincipalesdescomponedores delamateriaorgánica.Lossaprobiosutilizansustanciasorgánicasendes composición:excremento,restosdeanimalesyvegetales. Algunoshongosparasitanalgas,líquenes,hepáticasyplantasvasculares. Existenhongossimbióticosqueseasocianconlasalgasparaformarunlíquen, o con las raíces de las plantas vasculares para dar origen a micorrizas que favorecen el crecimiento de la planta. Determinados hongos se utilizan en la maduración y fermentación de ciertos quesos, como el roquefort (Penicillium roquefortii ) y camembert (Penicillium camemberti ). Diversasespeciesdehongossonutilizadascomoalimento,porejemplo, elhuitlacoche(Ustilago maydis), las colmenillas ( Morchella esculenta), las trufas (Tuber),elchampiñón( Agaricus bisporus ), las orejas (Pleorotus ostreatus),etc.OtrasespeciescomestiblessonBoletus edulis y Lactarius deliciosus. Elcultivodelassetasesunaindustriaendiversospaíses.Loshongos contienen vitaminas y proteínas. Algunoshongosafectangranos,raíces,tubérculos,frutas,pan,leche,etc.Por ejemplo: Aspergillus , Rhizopus y Penicillium descomponen variados alimentos. Losquitridiomicetosprovocanenfermedades:Olpidium brassicae ocasiona la putrefacción de la col, Micromyces spirogyrae parasita el alga verde Spirogyra y Physoderma maydis parasita el maíz. Especies del género Coelomyces parasitan larvas de mosquito. Existenhongosquedestruyenlamadera,puesatacanlacelulosaylaligni na por medio de enzimas despolimerizadoras. Ciertoshongosocasionandeterioroenlastelasyenelpapeldelibros,revistas, periódicos, etcétera. Provocanenfermedadesenelhombre.Porejemplo,losdermatotoscrecen enlapiel,uñasypelo,causandoenfermedadescomoelpiedeatletaylas tiñas.Otroshongosprovocanmicosissubcutáneas(esporotricosis,micetomas,cromomicosis)osistémicas(histoplasmosis,aspergilosis,coccidioidomicosis, candidiasis, blastomicosis, paracoccidioidomicosis, criptococosis, mucormicosis).Lasinfeccionesporhongospuedenafectarlasmucosas,la piel,lasuñas,elcerebro,lospulmones,losriñones,elhígado,etcétera. Algunasespeciesdehongosatacananimalesinvertebrados(amibas,nemátodos, insectos, moluscos, crustáceos, arácnidos, etc.) y vertebrados (monos, caballos, conejos, ratones, cerdos, aves de corral, perros, gatos, tortugas, etc.). Loshongostambiénseutilizanenlaelaboracióndecerveza,vinoypan, como es el caso de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Seusanenlaobtencióndeantibióticoscomo:penicilinas( Penicillium chryso genum), cefalosporinas (Cephalosporium sp.), griseofulvina (Penicillium griseofulvum)yácidofusídico(Fusidium coccineum y Mucor ramannianus). Algunoshongossontóxicos.Sintetizanmicotoxinas,sustanciasqueprovocanpérdidadepeso,temblores,cáncer,faltadecoordinaciónmuscular, hastaocasionarlamuerte.Porejemplo, Aspergillus favus produceaatoxinas, Claviceps purpurea, la ergotamina, Amanita phalloides, A. verna, A. vi177
B5 � rosa, A. muscaria, la faloína, falacidina y amanitinas. El género Psilocybe •
(hongoalucinógeno)producelapsilocibina. Ciertasespeciesdehongossonpatógenosdeplantas.Entrelasenfermedadesqueocasionansepuedencitarlassiguientes:pudricióndelasraíces delacol,pudriciónhúmedadelosfrutosdelafresa,delplátanoydeotras frutas, mildiú pulverulento de la cebada, mildiú pulverulento o cenicilla del follajedeltrigo,delmaízydeotrasgramíneas,marchitamientodeladalia, del jitomate y de la papa, el cornezuelo del centeno, las royas del pino, manzano,delfrijolydeltrigo,eltizónocarbóndelmaíz(huitlacoche).
En el siguiente cuadro se mencionan algunas de las enfermedades fúngicas másimportantesqueatacanalasplantas: Géneros Enfermedad Plantas
Antracnosis
Café,calabaza,chile,melón,pepino, sandía, vid, alfalfa, etcétera. Ejemplo: Colletotrichum gloesporioides ocasiona antracnosis en cítricos, mango, manzano,nochebuena,peral,etcétera. Colletotrichum phomoides causa la antracnosis del jitomate.
Colletotrichum Gloeosporium Glomerella Gnomonia Marzzonina Mycosphaerella Neofabrae Pseudopeziza
Carbones
Cebada,cañadeazúcar,trigo,maíz, cebolla, etcétera. Ejemplo: Ustilago maydis produce el carbón de la mazorcadelmaízohuitlacoche.
Neovossia Sphacelotheca Tilletia Urocystis Ustilago
Calabaza,chayote,melón,sandía,rosal, durazno, pera, cebolla, ajo, etcétera. Ejemplo: Oidium caricae causa la cenicilla polvorienta del papayo. Plasmopara viticola ocasiona la cenicilla vellosa de la vid.
Erysiphe Microsphaera Oidium Phyllactinia Podosphaera Sphaerotheca Uncinula Bremia Peronospora Plasmopara
Cenicillas polvorientas y vellosas (mildiú)
Tejocote,trigo,avena,centeno,frijol, etcétera. Ejemplo: Chahuixtleso Puccinia graminis tritici causa la roya del royas trigo, cebada y centeno. Uromyces cariophyllinus provoca el chahuixtledelclavel.
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Puccinia Tranzchelia Uromyces
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Líquenes Los líquenes son organismos formados por la asociación de un alga con un hongoenunarelaciónmutualista(ambosindividuossebenecian).Alhongo se le llama micobionte y generalmente es un ascomiceto, pero también puede serunbasidiomiceto.Elalgarecibeelnombredecobionteyesunacianobacteriaounaclorofícea(algaverde).Loscomponentesalgalesmásfrecuentes son las clorofíceas Trebouxia y Trentepholia y la cianobacteria Nostoc. Elalga,alefectuarlafotosíntesis,leproporcionaalimentosalhongo;elhon go,asuvez,lebrindaalalgahumedad,protecciónysalesminerales.Eltalo deloslíquenesestáconstituidoporvariascapas:unacortezasuperior,una capaalgal,unacapamedularformadaporhifasyunacortezainferior.Existen ademásrizinasquepermitenlajacióndeltaloalsustrato. Loslíquenesestánconstituidosportalosquepresentan diversasformas,tamañosycolores.Porsuforma,seclasicanencostrosos,foliáceosyfruticulosos.Loslíquenes costrosossonplanosyseadhierenrmementealsustrato;loslíquenesfoliáceossonplanos,perotienenlóbulos quenoestánadheridosalsustrato,porejemplo,Parmelia; los líquenesfruticulosos se caracterizan por ser ramicados. La reproducción asexual es por fragmentación deltalooporformaciónde soredios,pequeñoscuerpos constituidosporcélulasalgalesrodeadosdehifas.Lareproducciónsexualestárelacionadaconeltipodehongo queseencuentraformandoellíquen.Siesunascomiceto, se forman ascas y ascosporas en estructuras en forma de copallamadasapotecios,queseubicanenlasupercie del talo. Existen aproximadamente 1,500 especies. Loslíquenesseconsideranorganismospioneros;confrecuenciasonlos primeros colonizadores de rocas desnudas, ya que tienen un alto poder de adaptación. Participan en el proceso de formación d el suelo para que posteriormenteseinstalenotrosorganismoscomolosmusgos,loshe lechosyotrasplantas.Algunoslíquenesdeimportanciason Cladonia rangifera, que sirve de alimento a los renos y el género Variolaria, del que se extrae un tinte llamado tornasol, con el que se fabrican tiras que se utilizan en los laboratorios para determinar la acidez o alcalinidad de una solución. Loslíquenescrecensobrerocas,troncosdeárboles,suelo,etc.También hayespeciesmarinas. Génerosrepresentativos:Ramalina, Bacidia, Lecanora, Parmelia.
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B5 � Actividad
Reino Fungi (hongos) Introducción
Reino Fungi. Comprendeorganismoseucariontessinclorofilaquesenutren porabsorción.Sonheterótrofos.Puedenserunicelulares,pluricelularesoce nocíticos.Conreproducciónasexualysexualpormediodeesporas.Paredce lularconstituidadequitina.Enestereinoseincluyealoshongos. Objetivo ConocerorganismosrepresentativosdelreinoFungi. Material Microscopio compuesto Portaobjetos Cubreobjetos Agujasdedisección Lápicesdecolores Goteros Vaso de precipitados de 250 ml Agitador Lugol Panotortillaconmohonegro(Rhizopus stolonifer ) Levadura en polvo Agaricus bisporus (Champiñóncultivado) A. Observación de levaduras
1. Mezclar en un vaso de precipitados un poco de levadura con agua azucarada (de preferencia tibia). 2. Efectuarunapreparacióntemporalconunasgotasdelamezcla.Observar enelmicroscopio:formaycolordelaslevaduras.Realizarotrapreparación temporal con lugol. 3. Hacer esquemas. B. Observación de Rhizopus stolonifer (moho negro del pan)
1. Humedecer ligeramente una tortilla o un pedazo de pan y dejarlo varios díasenunlugaroscurohastaqueaparezcanmohosdecolornegro. 2. Tomarconlaspinzasdedisecciónunfragmentodelmohoyelaboraruna preparacióntemporalconagua.Observarenelmicroscopio:hifascenocíticas, estolones, rizoides, esporangióforos, esporangios y esporas. 3. Hacer esquema. C. Observación de Agaricus bisporus (seta o champiñón)
1. Observarenelbasidiocarpolassiguientespartes:píleo,laminillas,estípite y anillo. 2. Hacer esquema. 180
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Cuestionario 1. ¿DequécoloreselmiceliodeRhizopus stolonifer ? 2. ¿Quétipodemiceliopresenta? 3. ¿Quéformatieneelesporangio? 4. ¿Cómosonlasesporas? 5. ¿Quéaspectotienenlaslevaduras? 6. ¿Cómosereproducen? 7. ¿Quépartesseobservaronenelbasidiocarpode Agaricus? 8. ¿Cuáleselnombrecomúnconqueseconoceestehongo? Investiga Importanciadeloshongosestudiados. Sugerencias ObservarPenicillium y Aspergillus. ObservarMorchella, Pleurotus y Ustilago maydis. Investigalasrepercusionesquetienenloshongosenlasalud,laeconomíayel ambiente Reino Plantae (Plantas) Lasplantassonorganismoseucariontes,pluricelularesyfotosintéticos.Sus paredes celulares contienen celulosa. Forman embriones multicelulares. La mayoria de ellas posee tejidos vasculares. Presentan reproducción sexual y asexual.Tienenciclosdevidaconalternanciadegeneraciones.Lasplantas posiblemente evolucionaron a partir de las algas verdes o clorofíceas, ya que ambas tienen los mismos pigmentos fotosintéticos y presentan paredes celularesconstituidasdecelulosa,ademásdequealmacenanalmidón. ElReinoPlantaecomprendedosgrandesgruposdeplantas:novasculares(sin xilemayoema)yvasculares(conxilemayoema). Reino Plantae Plantas no vasculares
n ó i s i v i D
e s a l
C
Bryophyta*
Plantas vasculares (traqueotas)
Sinsemillas
Consemillas
Psilophyta Lycophyta Sphenophyta Pterophyta
Coniferophyta Cycadophyta Ginkgophyta Gnetophyta Anthophyta
Bryopsida Hepaticopsida Anthocerotopsida
* Las propuestas recientes incluyen a las briotas en las divisiones: Bryophyta, Marchantiophyta y Anthocerotophyta.
181
B5 � Plantas no vasculares
•DivisiónBryophyta (Musgos,hepáticasyantocerotes)[Veranexo13]
Digenético.Congeneraciones
gametofítica y esporofítica. Heteromórco.Gametoto
diferentealesporoto. Diplohaplobióntico. Con
fasesdiploideyhaploide.
Figura 5.10 Polytrichum (musgo).
Lasbriotassonplantaspequeñasavascularesquecarecendetallos,raíces yhojasverdaderas.Presentanrizoidesquejanlaplantaalsuelo,perotambién absorben agua y sustancias minerales. Las células que transportan el agua son simples, puesto que no cuentan con vasos ni traqueidas.Enalgunosmusgoshayleptoides, células vivas que transportan azúcares. En losmusgoselgametotoesdecolorverdee independiente.Tienerizoidesensuextremo inferiorypequeñasestructurasparecidasa hojas llamadas microlos, que efectúan la fotosíntesis.Elesporotocrecesobreelga metotoydependedeésteparasubsistir. Constade unpiequelo sujetaal gametoto,unpediceloosetayunacápsulaque produce esporas (esporangio). El embrión se desarrolla en la planta esporofítica. Las briotastienenunciclodevidadigenético, diplohaplobiónticoyheteromórco.Existen aproximadamente 24,100 especies. Polytrichum esunmusgoquehabitaensi -
tioshúmedosysombreados.Elgametoto es independiente y porta los órganos reproductores(anteridiosyarquegonios).Estáconstituidopornumerosashojaspequeñasllamadasmicrolosyporrizoidesquelepermitenjarsealsustrato. Elesporotocrecesobreelgametoto;esmorfológicamentedistintoaéste yseintegradepie,setaosedaycápsula(estructuraenlaquesegeneranlas esporas). El ciclo de vida se localiza en el anexo 13. Actividad
En las plantas no vasculares, como los musgos, se presenta la alternancia de generaciones,lacualincluyeelgametofitoyelesporofito.Definecadauno deestosconceptosyretomalostérminos:mitosis,meiosisyfecundación.
Plantas vasculares ( Traqueoftas) Lastraqueotasincluyenalasplantasqueposeentejidosvasculares,forman embriónypresentanalternanciadegeneraciones,enlascualeselesporoto esmásgrandeycomplejoenestructuraqueelgametoto. Lasplantasvascularessedividenendosgrandesgrupos:vascularessinsemi llas y vasculares con semillas. 182
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Plantas vasculares sin semilla Lasplantasvascularesinferioresnoformansemillas.Elesporotorepresentala generacióndominante,esdiploideyproduceesporas.Elgametotoesdetamaño pequeño,haploideygeneralosgametosmasculinosyfemeninosenestructuras reproductoras llamadas gametangios (arquegonios y anteridios). El arquegonio contienelacélulahuevoyelanteridioproduceanterozoidesagelados. Elgrupodeplantasvascularessinsemillasincluyelassiguientesdivisiones: •DivisiónPsilophyta Laspsilotassonconocidasprincipalmenteporsusformasfósiles,porejemplo, el género Rhynia.Unodelosrepresentantesvivienteseselgénero Psilotum, plantahomospóricaconstituidadeuntalloqueseramicadicotómicamente (dedosendos).Porlogeneralnotienehojasoéstassonmuypequeñas,tienenformadeescamayrecibenelnombredemicrolos.Eltallo(esporoto) presentarizoidesquedesempeñanlafunciónderaíces,yenlasramasseforman esporangios trilobulados que generan esporas morfológicamente iguales (homosporas).Algerminarlasesporas,desarrollanungametotopequeñode color verde, que porta los órganos sexuales (anteridios y arquegonios), en donde se forman los gametos masculinos y femeninos, respectivamente. Laspsilotassedesarrollanenzonastropicalesysubtropicales.Sonlasplantas terrestresmásantiguas,lascualespredominaronenelDevónicoyalgunasin clusoenelSilúricosuperior,esdecir,existíanhaceunos380millonesdeaños. Existen aproximadamente 12 especies.
Psilotum. Esporas. Esporangio trilobulado
Psilotum nudum . (Fuente: Rost et al ., 1988).
183
B5 � •DivisiónLycophyta (Licopodios y selaginelas) Figura 5.11 Selaginella.
Las licotas son plantas herbáceas con raíces verdaderas. Los tallos tienen hojaspequeñasqueporlogeneralestándispuestasenespiral.Enlasramasse forman los conos o estróbilos, estructuras que contienen esporas. Este grupo incluyegéneroshomospóricosyheterospóricos.Lasplantashomospóricaspro ducenesporasconigualforma;lasplantasheterospóricasdanlugaraesporas morfológicamentediferentes:microsporasymegasporas.Loslicopodiosylas selaginelascrecenenlugareshúmedos.Existenunas1,000especies. Selaginella. Esunaplantavascularpequeñaquehabitaenzonastropicalesy
templadas, desarrollándose en sitios húmedos y sombreados. El esporoto seramicadicotómicamenteypresentamicrolosquetienenenlabaseuna estructuraescamosallamadalígula.Existenademásramasdelgadassinhojas llamadas rizóforos, que en su extremo inferior forman raíces. En los extremos superiores de las ramas se desarrollan conos o estróbilos que contienen esporangios de dos tipos (megasporangios y microsporangios). Los megasporangios producenmegasporasquedanorigenagametotosfemeninos.Losmicrosporangiosformanesporasquealgerminardesarrollangametotosmasculinos. Selaginella esunaplantaheterospóricalacualproducedostiposdeesporas distintas:megasporasymicrosporas. Elgametotoesdetamañoreducidoy porta gametangios masculinos (anteridios) y femeninos (arquegonios).
Lycopodium. Esporas.
Estróbilo con megaspora y microsporas . (Turtox).
Génerosrepresentativos: Lycopodium (homospórico), Selaginella (heterospórico) e Isoetes (heterospórico). 184
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
• DivisiónSphenophyta
(Colasdecaballo) Este grupo incluye plantas terrestres homospóricas, conocidas comúnmente como colas de caballo. En Equisetum, los tallos se caracterizan por estar impregnadosdesílice,loquelesdaunatexturaáspera.Existenalrededorde15especies. Equisetum. Laplantaestáconstituidaporunrizomaramicado,delquena -
centallosverticales.Elesporotoesdecolorverde,cilíndrico,ramicadoy acanalado, con nudos y entrenudos que le dan un aspecto articulado. En los Equisetum. con estrónudosseinsertanverticilosdehojasescamosasmuypequeñas(microlos), Rama bilo. soldadasentresíenunavainaquerodeaeltallo.Aniveldelosnudossurgen ramas dispuestas verticiladamente. Los estróbilos o conos se producen en determinadasramasdeltallo.Elgametotoessubterráneo,decolorverde,muy pequeñoyllevaanteridiosyarquegonios.Equisetum creceenlasmárgenesde los ríos y alrededor de los lagos.
Equisetum.Tallo con ramas verticiladas.
Equisetum. Protalo con ateridios.
Equisetum . Esporangio con esporas (Turtox).
•DivisiónPterophyta (Helechos) Loshelechossonplantasvascularesformadasporraíces,tallosyhojas.Porlo general,presentanuntallosubterráneollamadorizoma,constituidoporraícesygrandeshojas(macrolos)queusualmentesoncompuestas.Elpecíolo se prolonga para formar un raquis del que nacen los foliolos (pinnas y pínnulas).Lashojastienennumerosossorosenelenvés,enlosquese desarrollan losesporangios,estructurasqueformanensuinterioresporas.Unesporangio típicoconstadeunpedicelocortoqueterminaenunacápsulacomprimiday circular,constituidaporunahileradecélulasdeparedesgruesas(anillo).Enel extremonaldelanilloselocalizaungrupodecélulasdepareddelgadallama185
B5 � das células labiales, que al separarse permiten la salida de las esporas. Éstas algerminarformanunprotaloogametotocordiforme(formadecorazón), muypequeño,decolorverdeeinconspicuo.Elgametotoposeerizoidesque lojanalsueloyabsorbenaguaysalesminerales;enésteselocalizanlosórganos sexuales masculinos (anteridios) y femeninos (arquegonios). Los anteridiosproducenlosgametosmasculinosoanterozoides,quesonagelados.Los arquegonios contienen el gameto femenino u ovocélula. Los anterozoides nadanparallegaralarquegonio,perosolamenteunofecundaalóvulo.Seforma uncigotoquedaorigenalaplantaesporofíticaoesporoto,lacualrepresenta lageneracióndominante.Deberecordarsequeelgametotoeshaploideylos gametoshaploides.Elesporotoesdiploideylasesporas–previameiosis–se conviertendediploidesahaploides.(veranexo13)
Helecho.Anteridios.
Helecho.Esporotojovenemergiendodel gametoto.
Loshelechossedesarrollanprincipalmenteensitioshúmedos.Existenespeciesterrestresy acuáticas. Elorigen delos helechosse remonta alperiodo Devónico.Secuentanunas11,000especies. Géneros representativos: Adiantum, Polypodium, Polystichum, Dryopteris, Asplenium, Pteridium, Scolopendrium(terrestres);Marsillea, Salvinia (helechos acuáticos);Cyathea y Dicksonia(helechosarborescentes). Actividad
Completaelsiguientecuadro: Divisiones Psilophyta
Plantas vasculares sin semilla
Lycophyta Sphenophyta Pterophyta
186
Características
Dibujoofotografía
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Las plantas vasculares sin semilla se dividen en cuatro grupos y corresponden a organismos primitivos que en una secuencia evolutiva son anteriores a las plantassuperiores.Definecadaunadelassiguientesestructuras: Arquegonio: Anteridio: Protalo: Cigoto: Esporas:
Plantas vasculares con semilla Lasplantasconsemillasedividenendosgrupos:gimnospermas(plantascon semillas desnudas) y angiospermas (plantas con semillas cubiertas). Plantas gimnospermas Las gimnospermas representan las primeras plantas vasculares que formaron semillas.Sonorganismosconsemillasdesnudas,esdecir,noestánprotegidas porlapareddelovario;éstasseencuentranenestructurasreproductoraslla madas conos o estróbilos. En este grupo se encuentra una secuoya gigante en elestadodeCalifornia,lacualmide82mdealtura,conundiámetrode11my unpinode4,900añosdeantigüedadenNevada(). LasgimnospermasincluyenlasdivisionesConiferophyta,Cycadophyta,GinkgophytayGnetophyta. •DivisiónConiferophyta (Pino, abeto, cedro, ciprés, oyamel) Lasconíferassonárbolesoarbustosconhojasaciculares(enformadeagu ja), que se caracterizan por formar estructuras reproductoras llamadas conos o estróbilos que contienen las semillas desnudas. Los conos femeninos o conos ovulados tienen escamas portadoras de óvulos, que al ser fecundados se transforman en conos de semilla. Los conos masculinosoconosdepolensonmáspequeñosytienenunaseriedeesca mas que contienen polen, éstos se ubicasn en las ramas solos o en racimos. Lasconíferassonmásabundantesenlasfríaslatitudesseptentrionales. Aparecieronenelperiodocarbonífero.Existenaproximadamenteunas550 especies. 187
B5 � Figura 5.12 Ciclodevida delpino.(Fuente:Curtiset al., 2008).
Figura 5.13 Pino blanco (Fuente:Brandweinet al ., 1984).
Génerosrepresentativos:Pinus (pino), Picea (abeto), Abies (oyamel) y Cedrus (cedro). •DivisiónCycadophyta (Cícadas) Lascícadasseconsiderancomolasplantasdesemillamásprimitivas vivientes. Son perennes, de crecimiento lento y con aspectodepalmeraohelecho,debidoalaformadesushojas compuestas.Lascicadáceassondioicas,yaquelosconosde semilla y los conos de polen se localizan en plantas separadas. Losconosseformanenelextremosuperiordelaplanta.Unacaracterísticaimportanteeslapresenciadecélulasespermáticas ageladas.Habitanentrópicosysubtrópicos. Haceunos248millonesdeaños,lascícadasconstituíanunaparteimportantedelaoraterrestre,porlotanto,aestemomento seleconocecomoEdaddelasCícadas.Lamayoríadelasespe ciesestánextintas,yactualmentesobrevivenalrededorde10 géneros.Algunascicadáceasestánenpeligrodeextincióndebidoaquesoncolectadasparaventa.EnAustraliahayunacícada conunaedadaproximadade5,000años.Existenalrededorde 160 especies. Habitan en climas tropicales y subtropicales. Génerosrepresentativos:Cycas, Dioon y Zamia. Figura 5.14 Cycas.(Fuente: Oronozetal.,1985).
188
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
•DivisiónGinkgophyta La división incluye una sola especie, Ginkgo biloba. Las plantas son dioicas y caducifolias.Presentanhojaspequeñas,bilobuladasenformadeabanico.Las semillasdelosárbolesfemeninosproducenunolordesagradable,comode mantequilla rancia. Gynkgo eselgéneromásantiguodelosárbolesactuales. EsnativodeChina.Existenfósilesparecidosalosginkgosdehoyendía. •DivisiónGnetophyta Lasgnetotascomprendenungrupodiversodeplantas.Compartenalgunas característicasdelasangiospermas:elxilematienecélulasconductorasde aguaecientesyenalgunosdesusmiembroslosgruposdeestróbilosparecenracimosdeores.Existenaproximadamente40especiesdeGnetum que crecencomoárbolesoarbustos,ycercade35especiesdeEphedra, desarrollándosecomoarbustos.SóloviveunaespeciedeWelwitschia en la costa sudoccidentaldeÁfrica;esunaplantaconhojasgrandes .LaWelwitschiamásantigua tienemásde2000años.
Figura 5.15 Ginkgo. (Fuente:Brandweinet al ., 1984).
Génerosrepresentativos:Ephedra, Welwitschia y Gnetum.
Welwitschia .
Aspecto general.
(Fuente: Rost et al., 1985).
Actividad
Las gimnospermas poseen semillas desnudas y se dividen en cuatro grupos, cadaunodeloscualespresentacaracterísticasdistintasquedebesseñalaren elcuadrosiguiente: Características morfológicas
Número de especies
Ejemplares tipo
Coniferophyta Cycadophyta Ginkgophyta Gnetophyta 189
B5 � •División Anthophyta (Angiospermasoplantasconor)
Figura 5.16 Diversas flores.
Las angiospermas se reproducen sexualmente formandoores.Losóvulosestánencerradosenelovariode laorylassemillasenelfruto,elcualamenudocontribuyeasudispersión.Lasplantasconorsecaracterizanporpresentartejidosdeconducciónecientes:el xilemacontienevasosytraqueidasyeloemaconsta de tubos cribosos. Las angiospermas son las plantas dominantesennuestroplanetayocupanmásdel90% delasupercievegetal.Presentanunagranvariedad de formas y tamaños; comprenden desde pequeñas plantas que miden unos cuantos milímetros, como la lenteja de agua Lemma(1-15mm),hastaárbolesde varios metros de altura. Las angiospermas incluyen especies anuales, bienales y perennes, así como formas terrestres, acuáticas, parásitas, epítas y carnívoras. Prácticamente se han adaptado a vivir en todos los ambientes, convirtiéndose en las plantas que, como ya sedijo,dominanelmundo.Elregistrofósilmásantiguoennuestroplanetacorresponde a Archaefructus,antotaquevivióenChinahace120a140millones deaños.Lasangiospermascomprendenaproximadamente250,000especies.
Figura 5.17 Ciclodevida de una angiosperma. (Fuente:Curtisetal.,2008).
Géneros representativos: Paeonia, Ranunculus, Anemone, Brassica, Cynara, Zinnia, Dahlia, Gladiolus, Egeria. (Ver anexo 14.) 190
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Lasangiospermassedividenendosgrandesgrupos:monocotiledóneasydicotiledóneas. Las monocotiledóneas se caracterizan porque sus semillas tienen un solo cotiledón.Generalmentepresentan hojasconnervaduras paralelas.Suspiezas oralessonennúmerodetresoenmúltiplosdetres.Loshacesvascularesestándispersoseneltallo.Carecendecambiumvascular.Presentanraízbrosa. Existen aproximadamente 50,000 especies. Lasgramíneas,liliáceas,palmáceas,bromeliáceasyorquidáceassonalgunas de las principales familias de las monocotiledóneas. Sonplantasmonocotiledóneas:elmaíz,eltrigo,elarroz,lacañadeazúcar, lacebolla,elajo,laazucena,elnarciso,elnardo,elespárrago,lospastos,las orquídeas, etcétera.
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
191
B5 � Las dicotiledóneas constituyen un grupo muy numeroso (aproximadamente 225,000especies).Secaracterizanporpresentar:semillascondoscotiledones; hojasconnervadurareticular;talloconhacesvascularesdispuestosamanera decilindro;partesoralesennúmerodecuatroocincoosusmúltiplos;raíz típica;presenciadecambiumvascular.Lasdicotiledóneassonplantasherbá ceasyleñosas. Algunasdelasfamiliasdedicotiledóneasmásimportantesson:malváceas, crucíferas,solanáceas,leguminosas,rosáceas,moráceas,entreotras. Sonplantasdicotiledóneas:elfrijol,elalhelí,lacol,elchícharo,elberro,eldurazno, el manzano, el rosal, la papa, el tomate, la dalia, el encino, el girasol, el epazote, el melón, el mirto, el limón, etcétera.
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
192
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
En las plantas dicotiledóneas se pueden distinguir los siguientesórganos:laraízestáconstituidaexternamenteporunazona terminal con meristemo primario, que permite el crecimiento en longituddelaraízyqueestáprotegidoporlacofiaopilorriza; unazonadecrecimientosituadaarribadelazonaterminal;una zona pilífera con pelos absorbentes y una zona de ramificación con raíces laterales.
El tallo presenta zonas denominadas nudos, que sostienen a las hojas, entrenudos (espacios entre dos nudos), yemas terminales y yemas axilares o laterales.
Unahojasimpleconstade pecíolo y limbo. El pecíolo sostiene al limbo y lo une al tallo. El limboesunaláminaconstituidaporunapartesuperior(haz)yotra inferior(envés).Poseebase,borde,ápiceynervadura.Frecuentemente, en la base del pecíolo se encuentran un par de apéndices pequeñosllamadosestípulas. Estambre
Pétalo Antena Estigma Filamento Estilo
estambres y pistilo.
Pistilo
Sépalo
La flor es la estructura reproductora yestáconstituidaporpétalos,sépalos, estambres y pistilo.
Ovario Receptáculo
Pedúnculo Partes de la for
El fruto eselovariomadurodelaflor.Losfrutospuedenser: simples (secos y carnosos), agregados y múltiples. En su interior se encuentran las semillas. 193
B5 � Importancia de las plantas En el Reino Plantae se pueden encontrar una multiplicidad de plantas con diferentesusos:industrial,comercial,medicinal,alimenticio,etc.Cabedestacar que,enelámbitodelabiodiversidad,lasplantasocupanunlugarpreponderan te,puesdesdequeelhombreapareceenelplanetaestánalrededordeél;de estemodo,larelaciónentreelhombreysumediovegetalhasidoíntimayvital. Lociertoesqueelhombrehavividoconlasplantasdependiendodeellas. •
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•
•
194
Lasbriotassonplantaspionerasqueformanunsustratosobreelcualcrecenotrasplantas.Protegenelsuelocontralaerosión.Seutilizanparafabricararreglosnavideños.Loslicopodiosdelcarboníferocontribuyeronala formacióndehulla. Las cícadas se utilizan como plantas de ornato. DelgéneroEphedra seextraelaefedrina,unmedicamentoantiasmático, broncodilatador adrenérgico y vasopresor. La madera de Ginkgo bilobaseutilizaparahacercabañas.Sushojasseusan como medicamento para aumentar la circulación sanguínea. Las coníferas son importantes desde el punto de vista económico, ya que son los principalesárboles maderables. Lamadera seutilizaen laconstruccióndecabañasycasas,perotambiénparafabricarmuebles,pisos, cajas, postes, vigas, barriles, etc. Los bosques de pinos y abetos impiden la erosión del suelo. Proporcionan alimento y refugio a diversos animales. Producenaceites,resinasytrementinascomoelaguarrás,queesusado paradiluirpinturasybarnices.Seempleancomoárbolesdeornatoyde navidad.Sonlamateriaprimadeobtencióndelpapel. Desdelaantigüedadsehanutilizadolasplantascomofuentedealimento paraelhombreylosanimales,yaqueproporcionanunaimportantecanti daddenutrientes.Deellasseempleanlasraíces,lostallos,losfrutos,las ores y las semillas. Seutilizancomocereales, legumbres, vegetalesde hortaliza,frutas,condimento,etcétera. Entreloscerealesmásutilizadosenlaalimentación,tenemoselmaíz,eltrigo, el arroz, la cebada, el centeno y la avena. El maíz se consume en forma de atole, elotes, maicena, palomitas, pan, pinole, tortillas, pozole, etc. La harinadetrigoesunalimentonutritivoyconstituyelabasedeladietaen pueblosasiáticosylatinoamericanos.Elgranodearrozcontieneazúcares, algodeproteínasyvitaminas;conélseelaboranatoles,galletas,pasteles, sopas,etc.Delcentenoseutilizalaharinaparafabricarpan.Delgranodela avenasehacenatolesnutritivosydefácildigestión. Algunaslegumbresdeimportanciausadascomoalimentoson:elfrijol,el garbanzo,elchícharo,elhaba,lalenteja,elcacahuateylasoya.Elfrijoles unadelasleguminosasmásimportantesenladietadelmexicano. Losvegetalesdehortalizasecultivanenhuertasysonindispensablesenla dietaporsuriquezaenvitaminasyminerales,yporqueademáscontienen celulosanodigerible,quefacilitaladigestiónyladefecación.Sonhortalizas elbetabel,elcamote,elchayote,elnabo,elrábano,lazanahoria,etcétera. Las frutas o frutos contienen agua, sales minerales y vitaminas, principalmentelavitaminaC.Algunasdelasfrutasqueseconsumensonlaguayaba,
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
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elmango,elplátano,elaguacate,lapiña,elmelón,elhigo,lamanzana,la pera, la uva, la fresa, etcétera. Las plantas condimenticias se adicionan a los alimentos para sazonarlos y deestamaneraresultenmásagradablesalpaladar.Losmáscomunesson: elajo,elajonjolí,elazafrán,lacanela,elepazote,layerbabuena,ellaurel, el orégano, el perejil, la canela, la pimienta, el tomillo, entre otros. Existenplantashulíferasqueproporcionanhuleocaucho. Lasplantastextilesseutilizanparaelaborarcuerdas,hilosytejidos.Entre lasprincipalessepuedencitar:elalgodonero,elhenequén,elixtle,etc.El algodoneroproducelabratextilllamadaalgodón,conelquesefabrican hilos,alfombrasydiversasprendasdevestir.Delaceitedelassemillasse fabricanjabones.Otrasplantastextilessonelcáñamo,linoyyute. Algunasplantasseutilizanenlaelaboracióndebebidascomoelté. Determinadasplantasproducencolorantes,comoelpalodeCampeche,de cuyamaderaseobtieneuncolorantellamadohematoxilina,queseutiliza enlaboratoriosdebiologíaparateñirtejidos. Existen plantas venenosas que al ingerirse pueden ocasionar trastornos graves, incluso la muerte. Por ejemplo, el beleño, la adormidera, el toloache,lacicuta,etcétera. Numerosasplantassoncultivadascomoornamentales.Seutilizanenpar ques, jardines, avenidas, etcétera. Grannúmerodeplantassonmedicinales.Elchamán,porlogeneralunex pertobotánico,probablementerepresentaalprofesionalmásantiguoen la evolución social. En su mayoría, las medicinas, así como los alimentos queahorausamos,nofuerondescubiertosporlascienciasdelassociedades modernas, sino por métodos empíricos practicados durante miles de años.Así,enelcasodelasplantasmedicinales,éstassepuedenclasicar porsusfuncionescurativasen:antidiarreicas,antitusivas, antiatulentas, antirreumáticas,cicatrizantes,colagogas,digestivas, diuréticas,hipoglucemiantes, oftalmológicas, sedantes, etcétera.
Algunosejemplosdeplantasmedicinalesdeusocomúnennuestropaísson: Función
Plantas
Antidiarreicas
Epazote de zorrillo, manzanilla, yerba del burro.
Antirreumáticas
Dientedeleón,ortiguilla,ajo.
Antiatulentas Antitusivas
Hinojo, menta, anís. Tejocote,eucalipto,bugambilia.
Cicatrizantes
Árnica,caléndula,sábila.
Colagogas
Boldo, yerba maestra, marrubio.
Digestivas
Manzanilla, menta, anís.
Diuréticas
Coladecaballo,zarzaparrilla,doradilla.
Hipoglucemiantes
Nopal,wereke,tronadora.
Oftalmológicas
Manzanilla, tomillo, llantén.
195
B5 � Actividad
Las angiospermas se dividen en mono y dicotiledóneas. En el siguiente cuadro, anota sus diferencias y menciona algunas de las familias que corresponden a cadauna: Características morfológicas
Familias
Monocotiledóneas
Dicotiledóneas
Reino Plantae Incluye organismos eucariontes, fotosintéticos, pluricelulares y que forman un embrión.Secaracterizanportenerparedescelularesdecelulosa.Reproducciónasexualysexual.Agrupaplantasquepresentanensusciclosdevidaalternancia de generaciones. Este reino incluye plantas no vasculares (musgos, hepáticasyantocerotes)yvasculares(psilofitas,licopodios,selaginelas,colasdecaballo,helechos,coníferas,cícadas,ginkgofitas,gnetofitas,antofitas, monocotiledóneas y dicotiledóneas). Las cormofitas son vegetales con células diferenciadas en tejidos que se agrupan para formar órganos, constituyendo de esta manera un cuerpo llamado cormo.Elcormosecaracterizaportenerraíz,talloyhojas,asícomotejidos especializados para la conducción de agua y alimentos (xilema y floema), de sostén (colénquima), de resistencia (esclerénquima) y de protección (epidermisycorcho).Soncormofitasloshelechos,lascolasdecaballo,loslicopodios, las selaginelas, las coníferas y las fanerógamas. Objetivo ConocerorganismosrepresentativosdelReinoPlantae. Material Lupa Lápicesdecolores Polytrichum (musgo)* Selaginella* 196
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Equisetum*
Helechosdehojascompuestas* Plantas dicotiledóneas* Método
I. Observarconlalupacadaunadelasplantasyseñalarenellaslassiguientes características: A. En Polytrichum:formaycolordelgametofito,microfilosyrizoides.En elesporofitosuformaycolor,setaycápsula. B. En Selaginella:formadelesporofito,microfilos,rizóforos,raícesyestróbilos. C. En Equisetum:formaycolordelesporofito,microfilos,nudos,entrenudos, ramas, rizoma, raíces y estróbilos. D. Enhelechosdehojascompuestas:formadelesporofito,rizoma,raíces, frondas, pecíolo, foliolos (pinnas-pínnulas) y raquis. Forma, color y disposicióndelossorosenlashojas. E. Enlaplanta dicotiledónea: raíz (cofia,zona terminal, zona de crecimiento,zonapilíferayzonaderamificación).Tallo(nudos,entrenudos yyemas).Hojasimple(pecíolo,limbo,ápice,base,borde,haz,envés, nervadura y estípulas). Flor (pétalos, sépalos, estambres y pistilo). II. Hacer esquemas. Cuestionario 1. Menciona las características del Reino Plantae. 2. ¿Cuálesplantasobservadastienenmicrofilos? 3. ¿Enquéplantasobservadassepresentanlosmegafilos? 4. ¿Encuálesplantasobservadaselesporofitodependedelgametofitoparasubsistir? 5. ¿Cuálesplantasobservadasposeenrizoides? 6. ¿Cuálesplantasobservadaspresentanraíces? 7. ¿Cómoeselesporofitoenelhelecho? 8. ¿QuétexturatieneelesporofitodeEquisetum? 9. ¿Cuálesplantaspresentanestróbilos? 10.Delasplantasobservadas,¿cuálessoncormofitas? Investiga Las divisiones en las que se incluyen las plantas estudiadas. Sugerencias ObservaresporangiosenEquisetum y Lycopodium . Observarhacesvascularesdehelechos. Observarconosdepino. Para entender la anatomía de las plantas incluimos en el anexo 15 todos los tejidos vegetales. *
Plantas completas. 197
B5 � Actividad
Lasplantasconsemillaformanraíces,tallos,hojasyestructurasreproductoras, ademáshancolonizadotodoslosambientesdenuestroplaneta,seclasican endosgrupos:consemillasdesnudas(gimnospermas)yconsemillascubiertas (angiospermas).Completaelsiguientecuadroindicandosuscaracteristicas: Características Coniferophyta Gimnospermas
Cycadophyta Ginkgophyta Gnetophyta
Angiospermas
Dicotiledóneas Monocotiledóneas
Reino Animalia (animales) Losanimalessecaracterizanporsereucariontes,heterótrofosypluricelulares.Suscélulascarecendeparedcelular.Porlogeneral,sereproducensexualmente.Senutrenprincipalmenteporingestión.Lamayoríadelosanimales puedenresponderrápidamentealosestímulosexternoscomoresultadodela actividaddesuscélulasnerviosas.Algunossonsésiles,peroungrannúmero muestra movilidad. Presentan diferentes niveles de organización. Algunasdelascaracterísticasmásimportantesparaclasificaralosanimales son las capas embrionarias, la presencia o ausencia de celoma, la metamerización, la simetría y el origen de la boca. Capas embrionarias
Deacuerdoconesterasgo,losorganismospuedenserdiblásticosytriblásticos.Enlosdiblásticos,elembriónposeedoscapasblastodérmicas:unaexte rior llamada ectodermo, y otra interna que recibe el nombre de endodermo. Sonorganismosdiblásticoslasesponjasyloscelenterados.Losorganismos triblásticos comprendenel resto de los animales, en los cuales el embrión constadetrescapasblastodérmicas:lainternaeselendodermo,laintermedia corresponde al mesodermo y la externa es el ectodermo. 198
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Presencia o ausencia de celoma
Losanimalesmáscomplejosdesarrollaronunacavidadentrelosintestinosy la pared corporal denominada celoma. El celoma es la cavidad de los organismostriblásticosrevestidaporepitelioderivadodelmesodermo.Enfunciónde estacaracterística,existentrestiposdeorganismos:acelomados(cnidarios yplatelmintos),seudocelomados(nemátodosyrotíferos)ycelomados,que corresponden a la mayor parte de los animales. En los organismos acelomados, el mesodermo es macizo y, por lo tanto, no tienen cavidad corporal. En lospseudocelomadoshayunacavidadopseudocelomaqueselocalizaentrela pareddelcuerpoyeltubodigestivo,peronoestárevestidaconmesodermo (losórganosinternosestánlibresdentrodelseudoceloma).Enlosorganismos celomados la cavidad corporal se encuentra revestida por el mesodermo, es decir,estálimitadaporunepiteliomesodérmicodenominadoperitoneo,que envuelve los órganos internos.
(Fuente: Marín et Álvarez , 1999).
199
B5 � Metamerización
En la metamerización, el cuerpo del animal se divide por medio de surcos transversalesenunaseriedesegmentossimilaresllamadosmetámeros;por ejemplo, el cuerpo de la lombriz de tierra presenta numerosos segmentos llamadosmetámeros,somitas,oanillos.Lametameríalamuestranlosanélidos (poliquetos, sanguijuelas y lombrices de tierra) y los cordados.
Simetría
La simetría es la disposición de las estructuras corporales con relación al el eje de su cuerpo. En los organismos asimétricos, el cuerpo no se divide en partes idénticas por ningún plano (por ejemplo, las esponjas). En la simetría radial, cualquier línea que cruce el eje central divide al animal en varias mitades simétricas. Los celenterados, los ctenóforos y los equinodermos adultos presentan simetría radial. En la simetría bilateral, el cuerpo del animal es dividido por un plano de simetría que pasa por la línea media del cuerpo (plano sagital), partiéndoloendosmitadessimétricas:izquierdayderecha.Lamayorpartedelos animales presentan simetría bilateral.
Origen de la boca
Losanimalesconcelomasedividenendosgrupos:protostomadosydeuterostomados. En los organismos protostomados, la primera abertura que se forma enelembrióneslaboca.Sonorganismosprotóstomoslosmoluscos,anéli dos y artrópodos. Por lo que respecta a los organismos deuterostomados, la primera abertura da lugar al ano, mientras que la abertura que se convierte en labocaseformaduranteeldesarrollo.Sondeuteróstomoslosequinodermos hemicordadosycordados.Aquídebemosrecordarqueelblastoporo(abertura en la cavidad del embrión) puede dar origen a la boca o al ano. 200
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ElReinoAnimalsedivideendosgrandesgrupos:invertebradosyvertebra dos.Enestelibrosemencionaránlossiguientesphyla: • • • • • • • • •
Porifera CoelenterataoCnidaria Platyhelminthes Nematoda Molusca Annelida Arthropoda Echinodermata Chordata(incluyeelsubphylumdelosvertebrados)
•Phylum Porifera (Esponjas) Lasesponjassonlosanimalespluricelularesmás primitivos.Carecen de auténticos tejidos y órganos. El cuerpo generalmente es asimétrico y puede ser de color verde, anaranjado, azul, amarillo,etc.Presentanumerososporosinhalantes queconducenelaguahastalacavidadcentral o espongiocele, que se abre al exterior a través de una abertura llamada ósculo, por donde sale elagua.Enelinteriordelcuerpohayunamasa gelatinosa llamada mesoglea, situada entre el ectodermo y el mesodermo. El espongiocele está revestido por células ageladas llamadas coanocitos;almoverselosagelos,permitenlacirculacióndelaguaylaspar tículasalimenticiashaciaelinteriordelaesponja,dondelosalimentossonextraídosdel aguaporltración.Elalimento escapturadoporloscoanocitos,y puede ser digerido intracelularmente dentro de éstos o ser englobado por los amebocitos, células que se localizan en lamesoglea.Losdesechossonexpulsados a través del ósculo. La reproducción asexualesporgemación:unfragmento o yema se desprende de la esponja y da origen a un nuevo organismo. Las esponjas tienen un esqueleto formado de espículas de sílice, carbonato de calcio o espongina. Los poríferos son animales diblásticos principalmente marinos. Viven aislados o formando colonias. Existen aproximadamente unas 9,000 especies.
Figura 5.18 Esponja.
Génerosrepresentativos:Spongia, Leucosolenia, Euplectella. 201
B5 � Elphylumsedivideen: ClaseCalcarea.Esponjasconespículasdecarbonatodecalcio. ClaseHexactinellida.Esponjasconespículasdesílice. ClaseDemospongiae.Incluyeelmayornúmerodeesponjas. Figura 5.19 Hydra.(Philip Harris).
Figura 5.20 Obelia. (PhilipHarris).
202
•Phylum Coelenterata o Cnidaria (Medusas,hidras,anémonasycorales) Loscelenteradossonorganismosconsimetríaradialydiblás ticos. El cuerpo presenta dos capas de células (el ectodermo yelendodermo),entrelascualeshaymesogleagelatinosa. Tienenungradodeorganizacióntisular.Presentandosformascorporales:medusaypólipo.Lasmedusassonlibresy tienenformadecampana,conlabocaylostentáculosabajo. Los pólipos son sésiles, de forma cilíndrica, y la boca rodeada de tentáculosselocalizaenlapartesuperior.Loscelenteradosse caracterizan por la presencia de células urticantes llamadas cnidoblastos o nematoblastos, los cuales se ubican en el ectodermo.Cadacnidoblastotieneunacavidadocápsula,el nematocisto,encuyointeriorexisteunlamentoenrollado enespiral;lacavidadcontieneunlíquidourticante.Enelcnidoblastohayunaprolongación excitablellamadacnidocilo, quealserestimuladodesenrollaellamento,proyectándolo sobre la víctima. Poseen sistema nervioso difuso (red nerviosa). La digestión es intracelular y extracelular. Los celenterados se reproducen asexualmente por gemación. En sus ciclos devidapresentanlarvaplánula.Laalternanciadegeneraciones o metagénesis es un mecanismo que se da en el ciclo de reproducción de Obelia, en la cual se combina la reproducción asexual y sexual en las fases de pólipo y medusa. El cuerpo delashidrasposeeunacavidadgastrovascular(celenterón), quesecomunicaalexteriorporunabocarodeadadetentáculos que contienen cnidoblastos. La mayoría son marinos y vivensolosoformandocolonias.Comprendenalrededorde 10,000 especies.
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Medusa (celenterado o cnidario). Organismodesimetríaradialconcuerpoen formadesombrillaoumbrelarodeadadetentáculos.Alasupercieconvexa externa se le llama exumbrela (parte aboral), y a la cóncava interna, subumbrela (parte oral). En Aurelia, la boca se localiza en el extremo inferior del manubrio, entre los brazos orales. El manubrio es la prolongación inferior de la umbrela.Además,esteinvertebradosecaracterizaportenercuatrogónadas semicirculares.
Aurelia. (Philip Harris).
Génerosrepresentativos:Hidra, Physalia y Obelia. Elphylumcomprendelasclases: Hidrozoa. Hidra, Physalia y Obelia. Scyphozoa.Medusas. Anthozoa.Anémonasycorales.
. ) 8 8 9 1 , e l l i V : e t n e u F (
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B5 � •Phylum Platyhelminthes Gusanos planos (tenias, duelas y planarias) Losplatelmintossonorganismostriblásticosyacelomadosconsimetríabilateral.Presentancefalización.Carecendeaparatorespirartorio.Elaparatodigestivo poseebocaycarecedeano.Tienensistemanerviososimple(unpardeganglios con dos cordones nerviosos longitudinales conectados con nervios transversales).Laexcreciónseefectúamedianteprotonefridiosconcélulasamígeras.La reproducciónesasexualysexual(algunossonhermafroditas).Losplatelmintos vivenenmediosacuáticosyterrestres. Planaria presenta en su cuerpo aurículas (órganos quimiorreceptores) y ocelos (órganos fotosensoriales). En Taenia el cuerpoestáconstituidode tres partes:elescólex,elcuello yel estróbilo,formado por una serie de proglótidos. Las planarias son de vida libre. Las duelas y teniassonformasparásitas.Comprendeunas20,000especies. Planaria(platelminto).Organismoconsimetríabilateralcuyocuerpoesblan do, aplanado y negruzco en la parte dorsal. Mide de 15 a 20 mm de longitud. La cabeza se localiza en el extremo anterior del cuerpo, es triangular, con dos lóbulos laterales quimiorreceptores (aurículas) y dos órganos fotosensoriales llamados ocelos. La boca se localiza en la superficie ventral (en la parte media del cuerpo) y por ella puede salir una faringe. Habita en medios dulceacuícolas como estanques, ríos y lagunas, en el barro, debajo de las piedras y sobrelashojasoraícesdelasplantasacuáticas.
´ ´
Génerosrepresentativos:Taenia, Dugesia y Fasciola. Elphylumcomprendelasclases: Turbellaria.Devidalibrecomolasplanarias.Dugesia. Trematoda.Parásitos.Fasciola. Cestoda.Parásitos.Taenia.
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• Phylum Nematoda Gusanos redondos no segmentados (lombriz intestinal, oxiuro,triquina,laria,tricocéfalo,uncinarias,etc.)
Figura 5.21 Lombriz intestinal.
Los nemátodos son organismos triblásticos y pseudocelomados. El cuerpo presenta simetría bilateral, es alargado no segmentado, tiene extremos puntiagudosyestácubiertoporunacutícularesistente.Tienensistemadigestivo completocondosaberturas(bocayano).Carecendesistemacirculatorioy respiratorio. El intercambio gaseoso es por difusión. Poseen glandulas y conductosexcretoresparalaeliminacióndedesechos.Presentansistemanervio so.Lamayoríatienensexosseparados.Losmachossonmáspequeñosquelas hembras(dimorsmosexual).Tienenreproducciónsexualconfecundacióninterna.Sonmarinos,dulceacuícolasyterrestres.Parásitosdeplantas,animales yelhombre.Existenalrededorde12,000especies.
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B5 � Lombriz intestinal (nemátodo). Gusano parásito no segmentado, redondo, consimetríabilateralydecolorrosaamarillento.Sucuerpopresentaextremos puntiagudos con cuatro líneas que lo recorren longitudinalmente; además, estácubiertoporunacutículaquetienelíneastransversalesllamadasestrías. Enelextremoanteriorselocalizalaboca,provistadetreslabios.Elanoestá situadoenlasupercieventral,cercadelextremoposterior.Lahembramide de20a40cmdelongitudyelmachode15a25cmdelargo;éstetienelaextremidadposteriorenformadegancho,condosespículasgenitales. Géneros representativos: Ascaris (lombriz intestinal), Enterobius (oxiuro), Onchocerca, Necator . Elphylumcomprendelasclases: Fasmidios.Confasmidios(bolsassensorialespequeñassituadascercadelex tremoposterior).Ejemplo: Ascaris, Enterobius. Afasmidios.Sinfasmidios.Lamayoríadevidalibre.
. ) 4 8 9 1 , . l a t e
n i e w d n a r B : e t n e u F (
• Phylum Molusca
Cuerpoblando(almeja,caracol,calamarypulpo).
Figura 5.22 Caracol de jardín.
206
Los moluscos son organismos protostomados,triblásticosycelomados.Elcuerpo presenta simetría bilateral y está provisto deunaconchaquevaríadeformaytamaño,lacualutilizanparaprotegersuspartes blandas. Poseen manto, un pliegue que produce la concha y recubre la masa visceral. Tienensistemadigestivocompleto.Laexcresiónserealizapormediodemetanefridios.Larespiraciónseefectúaporbranquiasenorganismosacuáticos y pulmones en los terrestres. Presentan sistema circulatorio abierto (excepto los cefalópodos). El sistema nervioso consta de varios pares de ganglios en la cabeza y una red nerviosa en el cuerpo. La mayoría presentan sexos separados. Los moluscos tienen ciclos de vida con larvas trocófora y velígera. Algunosmiembrosconrádula(cinturóncondientesquitinososqueutilizan para raspar el alimento). Habitan medios marinos, dulceacuícolas y terrestres. Aproximadamenteexisten100,000especies.
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Caracoldejardín(molusco).Organismodecuerpoblandoyprovistodeunaconchaprotectoradecarbonatodecalcio,convueltasllamadasespirales.Elmanto esunamembranaqueproducelaconcha.Lacabezaestáprovistadebocaydos paresdetentáculosretráctiles,conojosenlosmáslargos.Enlaregiónventral se localiza el pie muscular unido a la cabeza, el cual permite el desplazamiento delanimal.Enelladoderechodelcuerpo,ypocodetrásdeltentáculosuperior, seubicaelporogenital.Elanoyelneumostomauoriciorespiratorio,quees másgrande,estáncercadelaconcha. Génerosrepresentativos:Nopalia (quitón), Helix (caracol), Octopus (pulpo), Loligo (calamar).
. ) 4 8 9 1 , . l a t e
n i e w d n a r B : e t n e u F (
Elphylumcomprendelasclases: Monoplacophora.Neopilina. Polyplacophora.Mopalia (quitón). Scaphopoda.Dentalium (conchacolmillo). Gasteropoda. Helix (caracol). Bivalvia. Crassostrea (ostión). Cephalopoda.Nautilus, Octopus (pulpo), Loligo (calamar común). •Phylum Annelida Gusanos redondos segmentados (sanguijuela, lombriz de tierra y poliquetos). Los anélidos son organismos triblásticos, celomados y protostomados. Su cuerpoessegmentado,tienesimetríabilateralyestácubiertoporunacutícu lahúmedaydelgada.Presentansistemadigestivocompleto.Laeliminación dedesechosesatravésdeunpardemetanefridiosubicadosencadasegmento del cuerpo. Presentan sistema nervioso. Poseen sistema circulatorio cerrado.Carecendesistemarespiratorio.Presentanreproducciónsexual.Se mueven por medio de setas o quetas. La lombriz de tierra tiene respiración cutánea(atravésdelapiel),eshermafrodita(conórganosmasculinosyfe meninos en determinados segmentos) y realiza fecundación cruzada. Los anélidos son marinos, dulceacuícolas y terrestres. Existen alrededor de unas 15,000 especies.
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B5 � Lombriz de tierra (anélido). Gusano redondo de color café rojizo con segmentos llamados somitas o metámeros.Elcuerpotienesimetría bilateraly está cubierto por una cutícula transparente. La boca y el ano se localizan en la regiónventral(enelprimeroyúltimosomita,respectivamente).Acadaladodel cuerpoyeneláreaventralseencuentranlascerdas(quetas),quepermitenel desplazamientodelanimal.Elcliteloesunensanchamientosituadocercadel extremo de la cabeza, aproximadamente sobre los somitas 31 a 37, el cual intervieneenlareproducción.Además,enlasuperciedelcuerpoexistenotros oricioscondiferentesfunciones. Génerosrepresentativos:Hirudo (sanguijuela) y Lumbricus (lombriz de tierra).
Elphylumcomprendelasclases: Polichaeta.Nereis y Sabella. Oligochaeta.Lumbricus. Hirudinea. Hirudinea. (Fuente:Brandweinetal.,1984).
•Phylum Arthropoda Animalesarticulados(araña,ciempiés,milpiés,insectos,cangrejo,jaiba,camarón). Losartrópodossonorganismostriblásticosyprotostomados,concelomare ducido.Presentanunexoesqueletoconquitina.Elcuerpoestásegmentado, tiene simetría bilateral y posee apéndices articulados que utilizan para saltar, nadar,caminar,sujetar,etc.Tambiénsedivideenpartesoregionesdistintas: cabeza y tronco (ciempiés y milpiés), cabeza, tórax y abdomen (moscos), cefalotóraxyabdomen(arañas).Losartrópodostienensistemadigestivocompleto.Larespiraciónpuedeserpormediode:tráqueasenlosinsectos,branquias enloscrustáceosylotraqueasólibrospulmonaresenlasarañas.Elsistema circulatorioesabierto(lasangrebañaalostejidosdirectamente).Laexcreción esatravésdetúbulosdeMalpighienlosinsectosyglándulasverdesenlos crustáceos.Tienensistemanervioso.Enlosartrópodos,losórganossensoria lesestánbiendesarrollados;puedenserantenas,pelos,ojossimplesycompuestos,estatocistos,etc.Poseenreproducciónsexual.Enlasabejasyhormigas se da la partenogénesis (desarrollo de un óvulo no fecundado para formar nuevosindividuos).Losartrópodossonlosseresvivosmásnumerosossobre laTierra,puesexistenaproximadamente1,200,000especies.Existenespecies marinas, dulceacuícolas y terrestres. 208
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Saltamontes (artrópodo).Animaldecolorcaféverdoso.Elcuerpotie nesimetríabilateralysedivideentresregiones:cabeza,tóraxyabdomen.Estácubiertoporunexoesqueletoquitinosoformadodeplacas durasoescleritos,separadosporsuturas.Enlacabezahayunparde antenas largas y articuladas, dos ojos compuestos laterales grandes y hemisféricos,ytresojossimplesuocelos,unodeelloscolocadoenla línea media frontal de la cabeza y los otros entre las antenas y los ojos compuestos.Labocaestáformadaporvariaspiezasbucales.Eneltó raxsepresentantresparesdepatasarticuladasydosparesdealas.A losladosdeltóraxydelabdomenexistenoriciosexternosdelapara torespiratorio,losestigmasoespiráculos.EntrelossegmentosIXaXI seubicaunpardeespinasocercos.Enelmacho,elnaldelabdomen esredondeado;enlahembraesmáspuntiagudoyademásposeedos placas movibles que constituyen el ovopositor u oviscapto.
Cabeza Tórax Antena Ojo simple
Alas
Ojo compuesto Piezas bucales Pata Patas Abdomen Espiráculo Saltamontes
Géneros representativos: Apis (abeja), Musca (mosca), Anopheles (mosco), Pediculus (piojo). Lasclasesmásimportantesdelphylumson: Merostomata.Cacerolitademar. Arachnida.Escorpión,araña,garrapatayácaros. Crustacea.Cangrejo,jaibaycamarón. Diplopoda.Milpiés. Chilopoda.Ciempiés. Insecta. Insectos.
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
209
B5 � •Phylum Echinodermata (Estrellas de mar, pepinos de mar, erizos de mar y galletas de mar). LosEquinodermos sonorganismostriblásticosy deuterostomados conceloma. Presentan simetría radial en el estado adulto y bilateral en la fase larvaria. Poseenunesqueletointerno(endoesqueleto)constituidoporplacaspequeñas decarbonatodecalcio.Generalmenteconsistemadigestivocompleto.Carecen desistemaexcretor;laeliminacióndelosdesechosespordifusión.Elintercam biodegasesserealizaatravésdebranquiascutáneas.Presentansistemanerviosoradial(unanilloconnerviosradiales).Poseensistemacirculatorio(hemai) reducido.Lossexosestánseparados.Losequinodermossecaracterizanpor tener un sistema vascular acuífero que regula los movimientos de los pies ambulacrales. En los erizos de mar existe un aparato masticador llamado linterna deAristóteles.Habitanmediosmarinos.Existenunas7,000especies.
Ophiura . (Estrella serpiente)
Estrella de mar. Brazo
Disco central
Espina
Superficie aboral
Estrella de mar (equinodermo). Organismoconsimetríapentarradial.Elcuerpoestáconstituidoporundiscocentralycincobrazostriangularesdispuestos simétricamente.Enlasupercieaboralosuperiorseencuentrannumerosas espinasromasyademásunoriciopróximoalcentroqueeselano;cercade ésteselocalizalamadreporita.Labocaseubicaenelcentrodelasupercie oraloinferior.Enlasupercieoraldecadabrazohayunahendiduraqueesel surco ambulacral, del que sobresalen numerosos pies ambulacrales dispuestos en series y que permiten el movimiento del animal. Génerosrepresentativos:Metacrinus, Asterias, Mellita.
Surco ambulacral
Boca Pies ambulacrales o Pies tubulares
Superficie oral
Elphylumcomprendelasclases: Crinoidea.Metacrinus. Stelloroidea. Asterias (estrella de mar) y Ophiura (estrella serpiente). Echinoidea.Erizoygalletademar. Holothuroidea.Pepinodemar.
Galleta de mar
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
•Phylum Chordata Los cordados son los animales de mayor complejidad, con sistemas de órganosbiendesarrollados.Sonorganismostriblásticos,celomadosydeuterostomados.Algunosmiembroscuentanconfecundacióninterna.Loscordados se caracterizan por presentar una notocorda, cordón dorsal longitudinal gelatinosoqueessustituidoenlosvertebradosporlacolumnavertebral.Tienen hendidurasbranquialesfaríngeasaniveldelafaringe(quesedistinguenenla etapaembrionariadelosvertebradossuperiores).Tienenuncordónnervioso tubulardorsal,cuyoextremoanteriorformaelcerebro.Comprendeaproximadamente unas 50,000 especies. 210
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
ElphylumChordatasedivideentressubphyla: Urochordata.Losurocordadossonanimalesmarinosysésiles.Elcuerpo presenta forma de barril y tiene una cubierta llamada túnica. Las larvas tienennotocordaenlaregióncaudal;losadultoscarecendeésta.Seali mentanporltración.Sonhermafroditas.Incluyetunicadosoascidias. Cephalochordata. Branchiostoma (anoxo)esunanimalmarinoconas pecto de pez. El cuerpo mide de 5 a 8 cm, es puntiagudo, comprimido lateralmenteycarecedeescamas.Constadenotocorda,cordónnervio sodorsalyhendidurasbranquiales.Lanotocordaseextiendealolargo de todo el cuerpo. Branchiostoma nada libremente o vive enterradoenlaarena,alimentándosedepartículasorgánicas porltración.Presentasexosseparados. Vertebrata. Los vertebrados se caracterizan por presentar columna vertebral. El subphylumVertebrata se divideen dossuperclases:PiscesyTetrapoda.
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
Los detalles de estos últimos grupos se marcan en el anexo 16. Importancia de los animales • •
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Algunasesponjasseutilizanparaelbaño. Los corales intervienen en la formación de arrecifes coralinos, sitios donde serefugiandiversasespeciesdeorganismos.Seusanenlajoyeríaparamanufacturar collares, pulseras, aretes, etcétera. Los platelmintos ocasionan diversas enfermedades en el hombre. Por ejemplo:Fasciola hepatica(dueladelhígado)parasitaelhígadodelganado vacuno(buey,vaca,toro)ydelhombre. Taenia solium (solitaria) parasita el intestinodelhombreycausalacisticercosis(enfermedadprovocadaporla larva cisticerco). Diferentesnemátodoscausanenfermedadesalhombre:Wuchereria bancrofti sealojaenlosganglioslinfáticosproduciendolaenfermedadllamada elefantiasis. Onchorcerca volvolus ocasionalaoncocercosis.Elparásitoafec talapielylosojos;encasosavanzadoscausaceguerairreversible. Necator americanus y Ancylostoma duodenaledanlugaralauncinariasis.Losparásitossealojanenelintestinoprovocandoanemiaydesnutrición.Otrosnema todos intestinales son Ascaris lumbricoides (lombriz intestinal), Enterobius vermicularis (oxiuro), Trichuris trichiura (tricocéfalo) y Trichinella spiralis. Losnemátodostambiénparasitanplantas,enlasqueatacanlasraíces,los tallos,losbulbosylashojas,afectandolaproducciónagrícola. Ejemplos: Aphelenchoides fragariae ocasionaelrizadodelashojasdelafresa. Otrasespeciesdenematodoscausanpudriciónenlaraízdelaguacate,caña deazúcar,chícharo,frijol,etc. Ditylenchus dipsaci ocasionaelmarchitamiento y la muerte de la epidermis del ajo, así como la pudrición radicular de la cebolla. Globodera rostochiensiscausadañosenloscultivosdelapapa,jitomate y la berenjena. El género Tylenchus se asocia con pudriciones radiculares del aguacate,alfalfa,cañadeazúcar,frijol,etcétera.Sinembargoexistenotros
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B5 � •
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nemátodosbenécos,loscualessealimentandeinsectosuotrosorganis mos perjudiciales. Numerososmoluscosseutilizanenlaalimentaciónhumana.Entreéstos,se pueden citar los mejillones, ostiones, pulpos, calamares, abulones, etcétera. Las perlas son muy apreciadas en la manufactura de joyas. Lasconchasdeloscaracolesseutilizanparaelaborarartesanías.También sirvendehogarparacangrejos(cangrejoermitaño). Determinados moluscos se convierten en verdaderas plagas al destruir plantas de jardín y de cultivos. Laslombricesdetierrasonbenécas,yaqueremuevenconstantementela tierra manteniéndola aireada. Las sanguijuelas se utilizaban antiguamente para sangrar a los enfermos. Además, son ectoparásitos de ranas, peces, etc.,a los cuales succionan gran cantidad de sangre. Ciertosinsectoscausanplagasenlaagricultura,porejemplo:grillos,es carabajos, hormigas, moscas, chinches, etc. Determinados artrópodos causanmolestiasenelserhumano,porejemplo:moscos,moscas,pulgas, chinches,avispas,abejas,etc.Algunosinsectoscausanenfermedades,por ejemplo, el paludismo que se contagia por la picadura de moscos. Los ganados vacuno, bovino, caprino y porcino forman parte de la alimentación del hombre.De estosanimales seutilizanla carney las vísceras, comoelhígado,losriñones,lalengua,elcorazón,elcerebro,etc.Otroanimal comestible es el conejo. Elganadovacunoproporcionaalimentoscomolacarneylaleche.Supiel se usa en la industria del calzado. Delasovejasseobtienenproductoscomolalana,queseutilizaenlacon fección de prendas de vestir. Deloscerdosseobtienendiferentesproductos,comoelchorizo,eljamóny la manteca. Diversasespeciesdetortugasproporcionancarneyhuevos. Numerosas especies de peces constituyen una fuente importante de alimento,yaquesucarneesmuynutritivaydefácildigestión.Ejemplo:huachinango,mojarra,chucumite,sierra,robalo,atún,sardina,etcétera. Lapieldeloslagartosycocodrilosseusaparafabricardiversosartículos: carteras, cinturones, bolsas, etcétera. Enlaalimentaciónhumanatienengranimportancialacarnedelassiguientes aves: gallinas, faisanes, codornices, palomas, patos, pavos, etc. Las avestambiénproporcionanhuevos,quesonunalimentodegrandemanda debido a su alto valor nutritivo y bajo costo. Algunosanimalessirvencomomediodetransporteycarga,porejemplo, el caballo, la mula, el asno, el elefante, la llama, etc. El caballo también se emplea en carreras. Loshuesosycolmillosdeanimalessonusadosparalafabricacióndediversos artículos. Losperrosygatossirvendecompañíaalserhumano.Losprimerostambién pueden ser utilizados en labores de rescate, vigilancia, pastoreo, etcétera. Numerososanimalesterrestresyacuáticossonvenenosos.Entrelosanimales marinos, se pueden citar la esponja quemante, la esponja de fue-
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
go, la fragata portuguesa (celenterado), la medusa campana o agua mala, el coral cuerno de alce, el gusano de fuego anaranjado (anélido), el cono alfabeto (molusco), el pulpo de brazos largos, el erizo diadema, las rayas venenosas, los peces gato, sapo y escorpión, la serpiente negra y amarilla, etc. Entre los animales terrestres tenemos el monstruo de Gila, la víbora de cascabel,elcoralillo,losalacranes,lasarañas,entreotros. •
Actividad
Completaelcuadrocomparativodelosphylaanimalestratadosenestelibro: Phylum Porifera Cnidaria Platyhelminthes Nematoda Mollusca Annelida Arthropoda Equinodermata Chordata
Características
Hábitat
Clasificación
Reino Animalia (invertebrados) Introducción
Reino Animalia. Organismoseucariontes,pluricelulares,connutriciónporingestión y generalmente móviles. Reproducción sexual en su mayoría. Incluye invertebrados y vertebrados. En el grupo de invertebrados se incluyen a las esponjas, los cnidarios o celenterados (medusa,hidra,anémona,coral,Physalia physalis),losplatelmintos (planaria,tenia,duela),losnemátodos(lombrizintestinal,oxiuro,filaria,triquina), los moluscos (caracol, pulpo, almeja, ostión, quitón), los anélidos (lombriz de tierra, poliquetos, sanguijuelas), los artrópodos (cangrejo, camarón, jaiba, araña,alacrán,ciempiés,milpiés,grillo,libélula,mariposa,mosca,hormiga, avispa, abeja, etc.) y los equinodermos (estrella de mar, erizo de mar, galleta de mar, pepino de mar, lirio de mar). Objetivo Identificar las principales características externas en algunos organismos invertebrados. Material Lupa (o microscopio de disección) Estuchededisección Charoladedisección Recipientes 213
B5 � Cloroformo Frascosdebocaancha(paraanestesiar) Algodón Esquemas,fotografíasoláminasdeanimalesinvertebrados Animalesinvertebrados(vivosopreservados): Esponja Medusa Planaria Lombriz intestinal Caracol Lombriz de tierra Saltamontes Estrella de mar Completaelsiguientecuadroconlascaracterísticasobservadasencadaorganismo: Animales invertebrados Nombre del organismo Esponja
Medusa
Planaria
Lombriz intestinal
Caracol
Lombriz de tierra
214
Phylum
Características externas
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Animales invertebrados Nombre del organismo
Phylum
Características externas
Saltamontes
Estrella de mar Método
1. Introducir en un frasco los organismos que requieran ser anestesiados para su estudio (usar un algodón impregnado con cloroformo). 2. Colocarlosenlacharoladedisección. 3. Observar en los organismos las siguientes características externas (usar lupaomicroscopiodedisección): • Esponja.Formadelcuerpoyósculo. • Medusa.Formadelcuerpo,umbrela,tentáculosmarginalesybrazosorales. • Planaria.Formadelcuerpo,lóbuloslaterales,cabeza,aurículasyocelos. • Lombrizintestinal.Formadelcuerpo,extremos,línealateralyestrías. • Caracol.Formadelcuerpo,concha,boca,tentáculos,ojos,porogenital,poro respiratorio, manto, ano y pie muscular. • Lombrizdetierra.Formadelcuerpo,cutícula(desprenderconlapinzadedisección), somitas, clitelo y setas. • Grillo.Formadelcuerpo,cabeza,antenas,ojoscompuestos,ocelos,piezas bucales, tórax, patas articuladas, alas, estigmas, abdomen, cerco, oviscapto (enhembra). • Estrellademar.Formadelcuerpo,discocentral,brazos,espinas,surcos ambulacrales, pies ambulacrales y boca. Cuestionario 1. ¿Quéorganismosinvertebradossonsésiles? 2. ¿Cuálorganismoinvertebradotienecuerpoenformadesombrillaytentáculos? 3. ¿Cómoeselcuerpoenlasplanarias? 4. ¿Quéestructurasseobservan? 5. ¿Cuálorganismoinvertebradotienecuerpocilíndrico,noanilladoyextremospuntiagudos?¿Dequécoloressucuerpo? 6. ¿Cuántaslíneaslongitudinalesseobservanenelcuerpo? 7. ¿Cuántoslabiospresentaelextremoanterior? 8. ¿Quéestructurasexternassevenenelcaracol? 9. ¿Cuántostentáculostiene? 10. ¿Quéformatieneelneumostoma? 11. ¿Quéorganismoinvertebradotienecliteloyquetas? 12. ¿Presentasegmentos?¿Cuántosaproximadamente? 13. ¿Cómoeslacutícula? 215
B5 � 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
¿Quéestructurasexternaspresentaelsaltamontes? ¿Cuántasantenastiene? ¿Cuántosojoscomplejosysimplesposee? ¿Cuántaspataspresenta? ¿Quétipodesimetríatienelaestrellademar? ¿Encuálsuperficieseobservanlospiesambulacrales? Delosorganismosobservados,¿cuálestienensimetríabilateral? ¿Cuálesorganismosinvertebradosnopresentanboca? ¿Cuálesorganismosobservadossonmássencillosensuestructura?
Investiga Elnombrecientíficodelosanimalesincluidosenlapráctica. Sugerencias SustituirlosorganismosporotroscorrespondientesalosmismosPhyla. Actividad
Reino Animalia (vertebrados) Introducción
ReinoAnimalia.Organismoseucariontespluricelularesconnutriciónporingestión, generalmente móviles. Reproducción sexual en su mayoría. Incluye invertebrados y vertebrados. El grupo de vertebrados comprende peces cartilaginosos (tiburón, raya, quimera)yóseos(mojarra,perca,pezespada,caballitodemar,carpa,trucha,esturión, etc.), anfibios (rana, sapo, salamandra, cecilia, etc.), reptiles (culebra, lagartija,camaleón,cocodrilo,caimán,tortuga,etc.),aves(gallina,guajolote, avestruz,canario,halcón,garza,faisán,lechuza,búho,tucán,pato,paloma, etc.), mamíferos (gato, perro, caballo, elefante, murciélago, ballena, delfín, ardilla, león, lobo, jirafa, camello, etc.). Objetivo Identificar las principales características externas en algunos organismos vertebrados. Material Lupa. Estuchededisección. Charoladedisección. Recipientes. Cloroformo. Frascosdebocaancha(paraanestesiar). Algodón. Esquemas,fotografíasoláminasdeanimalesvertebrados. Animalesvertebrados(vivosopreservados): •Mojarra. •Rana. •Tortuga. •Paloma. •Gato. 216
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Método
1. Introducir en un frasco los organismos que requieran ser anestesiados para su estudio (usar un algodón impregnado con cloroformo). 2. Colocarlosenlacharoladedisección. 3. Observar en los organismos las siguientes características externas (usar lupa): • Mojarra.Forma del cuerpo,cabeza,troncoy cola.Línea lateral,ojos, boca (mandíbula superior e inferior), orificios nasales, aletas, pedúnculo caudal, opérculo, abertura anal y escamas. • Rana.Formadelcuerpo,piel,cabeza,boca,lengua,ojos,párpados,nostrilos, membranas timpánicas,tronco, extremidadesy abertura cloacal. • Tortuga.Formadelcuerpo,piel,caparazón,placas,cabeza,cuello,boca, pico, narinas, ojos, párpados, membranas timpánicas, extremidades, cola y abertura cloacal. • Paloma. Forma del cuerpo, cabeza, ojos, párpados, orificio auditivo, pico, cola, cera, narinas, cuello y tronco (alas y patas). • Gato.Formadelcuerpo,cabeza,cuello,nariz,aberturasnasales,boca, labios,vibrisas,orejas,párpados,tronco,abdomen,ano,aberturaurogenital,mamas(enhembra),testículosyescroto(enmacho),extremidades y cola. Llenarelsiguientecuadroconlascaracterísticasobservadasencadaorganismo: Animales vertebrados Nombre del organismo
Phylum
Características externas
Mojarra
Rana
Tortuga
Paloma
Gato
217
B5 � Cuestionario 1. ¿Cuántasaletastienelamojarra? 2. ¿Cuántasaletasimparesycuántaspares? 3. ¿Endóndeselocalizanlosorificiosnasales? 4. ¿Cuántaslíneaslateralesseobservan? 5. ¿Endóndecomienzayterminalalínealateral? 6. ¿Endóndesesitúaelano? 7. ¿Presentadientes? 8. ¿Cómosonlosojos?¿tienepárpados? 9. ¿Quécaracterísticasexternassedetectaronenlarana? 10. ¿Cómoessupiel? 11. ¿Cómoessucuerpo? 12. ¿Endóndeselocalizanlosnostrilos? 13. ¿Dóndeestánsituadaslasmembranastimpánicas? 14. ¿Dequépartesestáconstituidalapataanterior? 15. ¿Cuántosdedostienelapataposterior? 16. ¿Quécaracterísticasexternaspresentalatortuga? 17. ¿Quétexturatienelapiel? 18. ¿Quénombrerecibelaparteventraldelcaparazón? 19. ¿Cuántasplacaspresentaelespaldar? 20. ¿Enquésitioselocalizalamembranatimpánica? 21. ¿Cuálescaracterísticasexternasseadviertenenlapaloma? 22. ¿Quéregionespresentaelcuerpo? 23. ¿Endóndeestánsituadaslasaberturasnasales? 24. ¿Cómoeslacera? 25. ¿Quécaracterísticasexternaspresentaelgato? 26. ¿Dequéestácubiertosucuerpo? 27. ¿Quésonlasvibrisas? 28. ¿Cuántosdedospresentanlaspatasanterioresylasposteriores? Investiga Diferenciasentreanfibiosyreptiles. Función de la membrana nictitante en los diferentes vertebrados. Nombrecientíficodelosanimalesincluidosenlapráctica. Sugerencias SustituirlosorganismosporotroscorrespondientesalosmismosPhyla. Paraentenderlaorganizacióndelosanimalesydelhombre,tesugerimosver los tejidos animales en el anexo 17. Actividad
1. Visitaunmuseoounparquezoológicodetulocalidad,dondeexhibandiferentesespeciesdeanimales.Anotaelnombredelorganismoeindicael Phylumalquepertenezcan.
218
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Instrumentos de evaluación Autoevaluación: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. Relacionalosenunciadosquedenenlascaracterísticasdelosvirus,bacterias,protozoarios,hongos,plantasyanimales,subrayandoencadacasolaopcióncorrecta: 1. Organismoseucariontesheterótrofosconquitinaensusparedes. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 2. Invadenlacélula,disuelvensumembranaeinyectansuácidonucleico. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 3. Conparedescelularesdepeptidoglucanosyácidomurámico. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 4. Organismosencarióticospluricelularesyfotosintéticos. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 5. Entesintermediosentreloquedenimoscomovivoynovivo. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 6. Organismosunicelularesocolonialesconapéndicesdelocomoción(animáculos) virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 7. Sedividenenbriotasytraqueotas. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 8. Connutriciónheterótrofaingestiva. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 9. Conmaterialnucleardispersoenelcitoplasmaysinmembranas. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 10.Causanamibiasis,malariaopaludismoyleishmaniasis. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 11.Vivenentodoslosambientes,sonautótrofos,heterótrofos,aerobiasoanaerobias. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 12. Poseen o dentrodeunacápsuladeproteína. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 13.Conellosseinsertangenesenlasbacterias. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 14.Seclasicanencocos,bacilos,espirilosyvibriones. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales
219
B5 � 15.Suslamentossellamanhifas,lascualespuedensertabicadasocenocíticas. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 16. Poseen raíz para absorber agua y nutrientes y un sistema esquelético que les permite ganar altura, resistencia y elasticidad. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 17.Causantosferina,tétano,neumonía,sílis,cólera,septicemia,etc. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 18. Inician todas las cadenas alimenticias y forman la cobertura verde de los continentes. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 19.Seclasicaneninvertebradosyvertebrados. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales 20.ComprendelossiguientesphylaRhizopoda,Foraminifera,MastigophorayCiliophora. virusbacteriasprotozoarioshongosplantasanimales II. Labiodiversidad(biota=censobiótico)sepuederesumirenelesquema:
INSECTOS
ANIMALES
PLANTAS
HONGOS
PROTOZOOS
ALGAS
MONERAS
VIRUS
30 000
26 000
4 800
1 000
SUPERIORES
751 000
281 000
248 400
69 000
a) ¿Cuáleseltotaldeespeciesconocidas? b) ¿Quégrupodeorganismossonmayoritarios? c) ¿Aquégrupopertenecelaespeciehumana? d) ¿Creesqueconocemosatodoslosseresvivosdelatierra? e) ¿Mediantequémecanismosnaturalesoarticialessepuedeperderunagr ancantidad deseresvivos?
220
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla
Instrumentos de evaluación Lista de cotejo: Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
Productoaevaluar:Investigaciónytrabajoescritosobre“laevolucióndelhombre”. Aspectosaevaluar:Eltrabajodeinvestigacióndebecumplirconlossiguientespuntos: •Presentación •Introducción •Desarrollo •Conclusión •Bibliografía El trabajo debe entregarse sin faltas de ortografía, buena redacción y con una extensión no menor a cinco cuartillasaproximadamente,enlafechayhorapactadaporelprofesor.
Indicador
Cumplimiento Ejecución Si No Ponderación Calif.
El trabajo incluyó presentación, introducción, desarrollo, conclusión y bibliografía. El tema fué desarrollado de manera clara, 2. coherenteyprecisa. El trabajo presentó esquemas, ilustracio3. nesy/ográcas. El texto mostró la idea fundamental del 4. tema. 1.
Observaciones
2.0 2.0 2.0 2.0
5. El trabajo contó con la bibliografía extensa.
2.0
Calicación
10.0 Evaluador:
Tabladeponderación 1=Sícumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 221
B5 � Coevaluación: BLOQUE 5 Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
I. MapaconceptualsobrelostrabajosdeWittaker,Woese,MargulisyCavalierSmithparadenirReinos, DominioseImperiosenloscualesseclasicatodalabiodiversidaddenuestroplaneta.
II. Intercambiatumapaconuncompañeropararevisarlo,considerandolossiguientesindicadores: Indicador
Cumplimiento Ejecución Si No Ponderación Calif.
1. Elmapamuestralainformaciónsuciente.
2.0
2. Losconceptosprincipalesestánenrecuadros.
2.5
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
1.0
3.
4. El mapa presenta la idea clara del tema. El mapa utiliza conectores de enlace con 5. los conceptos.
Observaciones
1.5 2.0
6. Eltrabajoestáelaboradoconlimpieza.
1.0 10.0
Calicación Evaluador:
Tabladeponderación 1=Sícumplió
0 = No cumplió
Ejecución:multiplicacióndelcumplimientoporlaponderación 222
Conocelabiodiversidadyproponecómopreservarla Rúbrica: Profesor: Alumno: Grupo:
Semestre:
Producto a evaluar:ProyectosobreArqueobacteriaFerroplasma acidiphilum. Exposición por equipos. Aspectos a evaluar:Elproyectodebecumplirconlossiguientespuntos: • Presentación • Introducción • Desarrollo • Conclusion • Bibliografía El trabajo debe entregarse sin faltas de ortografía, buena redacción y con una extensión no menor de cincocuartillasaproximadamente,enlafechayhoraspactadasporelprofesor. instrucciones para el docente:Eltrabajoseevaluaráporcentualmenteconlarúbricaquesedetallaa continuación: Aspectosa evaluar
EXCELENTE 4 puntos
BUENO 3 puntos
REGULAR 2 puntos
DEFICIENTE 1 punto
Fechade entrega
Entrega el trabajo el Entrega el trabajo el Entrega un día desdía,peronoalahora díayhoraacordados. pues. acordada.
Entrega dos días despuésomásdel tiempo pactado.
Contenido
Muestra la informaMuestra la inforción de manera clara, Muestra la informamación de manera utilizando medios ción de forma parcial. confusa. escritosygrácos.
Muestra la informacion incompleta y sin claridad.
Cuerpo/ estructura integración
Contieneeltrabajo todos los elementos solicitados.
Contienesólounode dos de los elementos solicitados.
Contieneeltrabajo la mayoría de los elementos solicitados.
Contieneeltrabajo algunos de los elementos solicitados.
Presenta el trabajo originalidad e incluye Originalidad ejemplos y opiniones personales.
Presenta el trabajo Presenta el trabajo en su mayoría infororiginalidad, con mación, pero pocos pocos ejemplos y opiejemplos y opiniones niones personales. personales.
Presenta el trabajo información copiada o bajada de Internet ensutotalidad;no presenta ejemplos ni opiniones personales.
Redacción, ortigrafía y orden
Entrega el trabajo con pocas faltas de ortografía y organizado
Entrega el trabajo con demasiadas faltas de ortografía y nula organización
Entrega el trabajo sin faltas de ortografía y organizado.
Observacionesgenerales
Entrega el trabajo con algunas faltas de ortografía y mínima organización.
Puntuación
Porcentaje de competencia logrado Juicio de competencia []Competente []Todavíanocompetente
Nombreyrmadeldocente(evaluador)
rmadel(la)alumno(a)
Lugaryfechadeaplicación
223
Anexos Anexo 1. Esquemas de Transducción y lisogenias
El de un fago templado penetra en la célula bacteriana
El del fago puede integrarse al de la célula huésped como profago.
del fago con
genes bacterianos Cromosoma bacteriano fragmentado
Cuando el profago se hace lítico, el bacteriano es degradado y se producen nuevos fagos, que pueden contener algo de bacteriano.
Figura 1 Transducción. Un fago transfiere bacteriano de una bacteria a otra. (Fuente: Solomon et al, 1998).
La célula bacteriana se lisa y libera muchos fagos, que pueden entonces infectar otras células. Figura 2 Los fagos templados pueden integrar su ácido nucleico en el de la célula huésped, convirtiéndola en una célula lisógena. (Fuente: Solomon et al, 1998)
Un fago infecta una nueva célula huésped.
Los genes bacterianos introducidos en la nueva célula huésped de integran en el de esta última. Se convierten en parte del cromozoma bacteriano es y se duplican junto con el resto del bacteriano.
Anexo 2. Clasicación de los principales grupos de virus Virus con Familia
Parvoviridae
Papoviridae
Adenoviridae
Herpesviridae
Poxviridae
Grupo
Características
Enfermedades
Parvovirus
− Virus muy pequeños (18-26 nm). − Simetría icosaédrica.
Infecciones en perros, cerdos, artrópodos y roedores. Gastroenteritis en seres humanos. Eritema infeccioso.
Papovirus
− Virus pequeños (45-55 nm). − Simetría cúbica.
Verrugas humanas, cáncer. El virus del papiloma infecta al hombre, ratones, conejos, perros, caballos, etcétera.
Adenovirus
− 70-100 nm. − Replicación en el núcleo de la célula huésped. − Simetría icosaédrica.
Enfermedades de las vías respiratorias superiores, faringitis, conjuntivitis, neumonía, amigdalitis, enfermedades en el aparato digestivo del hombre (gastroenteritis), cistitis hemorrágica aguda.
Herpesvirus
− 100-200 nm. − Con envoltura lipoproteica. − Replicación en el núcleo de la célula huésped. − Simetría icosaédrica.
Herpes simple tipo 1 (oral) y tipo 2 (genital), herpes zoster, varicela, mononucleosis infecciosa causada por virus Epstein-Barr, hepatitis. sarcoma de Kaposi.
Poxvirus
− Virus más grandes: 230-400 nm de longitud por 270 nm de ancho. − Virus en forma de ladrillo. − Replicación en el citoplasma de la célula huésped.
Viruela, vaccinia, molusco contagioso.
Virus con Familia
Grupo
Características
Enfermedades
Picornavirus
− Virus muy pequeños (20-30 nm). − Simetría icosaédrica. − Replicación en el citoplasma.
Rinovirus (resfriados comunes) y enterovirus (virus de Coxsackie, virus echo, virus de la hepatitis A, virus de la poliomielitis).
Reoviridae
Reovirus
− 60-80 nm. − Sin envoltura. − Simetría icosaédrica casi esférica. − Replicación en el citoplasma.
Rotavirus (enteritis infantil).
Togaviridae
Arbovirus
− Simetría esférica. − 65-70 nm.
Encefalitis equina. Rubéola
Picornaviridae
226
Virus con Familia
Grupo
Flaviviridae
Arbovirus
− 40-60 nm. − Simetría esférica.
Bunyaviridae
Arbovirus
− 80-120 nm. − Simetría esférica.
Encefalitis de California.
Arenoviridae
Arbovirus
− 50-300 nm. − Pleomórcos.
Coriomeningitis
Coronaviridae
Coronavirus
− 60-220 nm. − Forma irregular.
Resfriado común; diarrea necrosante, virus de la bronquitis infecciosa de las aves.
Retroviridae
Rhabdoviridae
Paramixoviridae
Retrovirus
Rhabdovirus
Características
Enfermedades Dengue, ebre amarilla, encefali -
tis rusa de primavera a verano.
− 90-120 nm. − Con transcriptasa inversa (enzima viral que permite la Leucemia, virus del y algunos transcripción de a partipos de cáncer (oncovirus). tir de viral en la célula huésped). − Simetría esférica − 180-300 nm. x 60-80 nm. − Tienen forma de bala, pro- Rabia, estomatitis vesicular. yectil o bacilos.
− 150-300 nm. − Simetría esférica. Paramixovirus − Son pleomórcos. − Replicación en el citoplasma.
Paperas, sarampión, parainuenza,
virus sincitial respiratorio.
227
Anexo 3. Métodos taxonómicos para clasicar a los organismos Existen tres métodos taxonómicos para clasicar a los organismos: la fenética o
taxonomía numérica, la cladística y la taxonomía evolutiva clásica. La fenética es un método taxonómico numérico, basado en similitudes fenotípicas. En este método, los orFigura 3 Dendro-
grama o fenograma que revela el porcentaje de similitud de 11 unidades taxonómicas (A-K), que fueron analizados por cuanto a su variación, sometiendo luego los datos resultantes al análisis por computadora. (Fuente: Bell, 1968).
ganismos se clasican de acuerdo
con el número de características que comparten, sin tomar en cuenta su logenia o relación evolutiva. En el método fenético se utilizan programas de computadora que producen un fenograma, el cual es un dendrograma en que se establecen las relaciones de parentesco fenéticos de los organismos estudiados.
El método cladístico es el más aceptado por los biólogos. Se usan cladograFigura 4 Las aves
y algunos reptiles se clasifican juntos por tener un ancestro común. El nodo D representa el ancestro común de cocodrilos, dinosaurios y aves. (Fuente: Solomon et al , 2001).
Figura 5 Ser-
pientes, lagartos y cocodrilos son los más similares entre sí, pero aves, dinosaurios y cocodrilos están mucho más relacionados porque se ramificaron en una etapa más reciente a partir de un ancestro común. (Fuente: Solomon et al , 2001).
228
mas, que son diagramas de ramicación
cada una de cuyas ramas representa la divergencia o separación de nuevos grupos a partir de un ancestro común.
La taxonomía evolutiva clásica se basa en caracteres ancestrales compartidos, tomando en cuenta la ramicación evolutiva y el
grado de divergencia. Utiliza un sistema de clasicación logenética y presenta las rela ciones evolutivas en árboles logenéticos.
Anexo 4. Categorías taxonómicas Ejemplos de clasifcación Categoría
Planta
Protista
Animal
Dominio
Eukaria
Eukaria
Eukaria
Reino
Plantae
Protista
Animalia
División o phylum
Anthophyta
Chlorophyta
Chordata
Clase
Magnoliopsida
Chlorophyceae
Mammalia
Orden
Urticales
Ulotrichales
Primates
Familia
Ulmaceae
Ulvaceae
Hominidae
Género
Ulmus
Ulva
Homo
Especie
Ulmus americana
Ulva lactuca
Homo sapiens
Además de las categorías taxonómicas fundamentales, también se usan en la clasicación de los organis mos categorías intermedias, a las cuales se les añade el prejo super-, sub- e infra-. Ejemplos: subreino,
subdivisión, subfamilia, superclase, superorden, superfamilia, infraorden, infraclase, etc. Existen otros niveles inferiores a la especie, como son la raza y la variedad. Terminación de las categorías taxonómicas A determinadas categorías taxonómicas se les agrega un sujo para identicarlas. A continuación se mencionan como ejemplos los sujos utilizados en los diferentes taxa del reino Plantae: Plantas Categoría
taxonómica División
Terminación -phyta -ae -eae
Clase
-ineae -phyceae -mycota -opsida
Orden Familia
-ales -aceae
Ejemplos
Chlorophyta, Schizophyta, Equisetophyta, Filicophyta, Antophyta, etc. Isogeneratae, Cyclosporae Schizophyceae, Monocotyledoneae Dicotyledoneae, Chlorophyceae Filicineae Euglenophyceae Ascomycota Bryopsida Ectocarpales, Urticales, Siphonales Lauraceae, Cactaceae, Corallinaceae, Rosaceae
Algunas de las terminaciones que se usan en los géneros son: -us, -a, -um, -is, -os, -ina, -ium, -ides, -ella, -ula, -aster, -cola, -ensis, -oides, -opsis. Ejemplos: Cladosthepus, Ectocarpus, Vidalia, Chondria, Taenia, Codium, Paramecium, Cladophoropsis, Chlonorquis, Pringsheimiella, Aspergillus.
229
Anexo 5. Ejemplo de clave taxonómica de algas verdes 1. Planta microscópica discoide epíta de algas mayores.
Ulvella
1. Plantas macroscópicas con talos de formas diversos.
2
2. Talos lamentosos uniseriados.
3
2. Talos de aspecto laminar, globoso, tubular, plumoso, etcétera.
7
3.
Filamentos uniseriados, no ramicados o con algunas ramas cortas simples oca -
sionales.
3. Filamentos uniseriados ramicados.
5
4. Filamentos uniseriados, no ramicados, de células cortas a excepción de las basales.
Chaetomorpha
4.
Filamentos uniseriados, ocasionalmente ramicados o no ramicados, de célu -
las por lo general más largas que anchas.
Rhizoclonium
5. Filamentos ramicados, uniseriados, formados por células con plasto reticulado.
Clodophora
5. Filamentos ramicados, uniseriados, con plastos reticulados.
6
6. Filamentos uniseriados ramicados, sin septos en la base de las ramas unilaterales.
Cladophoropsis
6.
Filamentos uniseriados en un principio y muy ramicados en la región superior,
constituidos por células morfológicamente variadas. Planta con aspecto de hoja.
Anadyomene
7. Talos parenquimatosos de aspecto laminar o tubular.
8
7. Talos no parenquimatosos.
9
8. Talo paren parenqui quimat matoso oso monost monostromá romátic tico o y tubular tubular.
Enteromorpha
8. Talo paren parenqui quimat matoso oso distro distromát mático ico lamin laminar ar..
Ulva
9. Talo no parenquimatoso, cenocítico y sin calicar .
10
9. Talo no parenquimatoso, cenocítico o no, y calcicado.
12
10.
Talo cenocítico, no ramicado ni calcicado, constituido por varias vesículas.
Planta de aspecto globoso .
10. Talo cenocítico ramicado y no calcicado.
230
4
Dyctyosphaeria
11
11.
Talo cenocítico ramicado, con un eje central del que parten ramas dispuestas
dísticamente. Plantas con aspecto de plumas.
Bryopsis
Talo cenocítico ramicado, constituido por estolones que originan ejes erectos
11. con ramas de distintas formas: globosas, cilíndricas, foliáceas, claviformes, plu- Caulerpa mosas, etcétera. Talo calcicado, no cenocítico, con segmentos cilíndricos constituidos interCymopolia 12. namente por lamentos verticilados. Externamente presentan un m echón de lamentos verdes en las puntas de las ramas.
12. Talos calcicados, cenocíticos, articulados o no articulados. 13.
Talo calcicado articulado, con segmentos planos generalmente angostos en la base, ensanchados hacia el ápice y unidos por nodos no calcicados.
13. Talo calcicado, no articulado, con capítulo laminar.
13 Halimeda Rhipocephalus
231
Anexo 6. Árbol flogenético universal con los tres dominios propuestos La logenia se presenta como un árbol ramicado, en el cual el tronco es el organismo que, como ante cesor común, originó en una evolución divergente a todos los que se denen en sus ramas. Si sólo hay un antecesor común, se llama monolético y es la propuesta ideal, la cual se muestra en la siguiente gura:
Árbol flogenético universal
Figura 6 Árbol filogenético universal con los tres dominios propuestos por Woese en 1990. En las puntas de las ramas se ubican los diferentes tipos de organismos.
En los siguientes esquemas se muestra la diferente composición química que presentan las membranas citoplasmáticas de una bacteria y una arquea.
Figura 7 Membrana de bacteria. Los ácidos grasos se unen al glicerol por unión de tipo éster. (Fuente: Curtis et al , 2008).
Figura 8 Membrana de Archaea. Los isoprenoides se juntan al glicerol por unión de tipo éter. (Fuente: Curtis et al , 2008).
232
Anexo 7. Características de las bacterias Algunas bacterias producen una cápsula de polisacáridos alrededor de la pared celular, cuya función es proporcionar protección contra la desecación, los materiales tóxicos o la fagocitosis por otros microorganismos o por los glóbulos blancos del huésped. La membrana plasmática rodea al citoplasma, no contiene colesterol y está compuesta de proteínas y lípidos, principalmente fosfolípidos. En algunas bacterias, la membrana se invagina (pliega hacia dentro), formando el mesosoma, el cual se cree, participa en la formación del tabique que separa a las células hijas. El material genético se localiza en el citoplasma, no está rodeado por una envoltura nuclear y consiste en una molécula circular de . Además del bacteriano, pueden encontrarse en el citoplasma moléculas pequeñas de circular llamadas plásmidos, que se duplican de manera independiente al principal. Las bacterias que contienen el plasmidio se llaman bacterias F+ o donadoras y las que carecen de éste, bacterias F - o receptoras. En la conjugación las bacterias F+ se adhieren a las bacterias F - por medio de los pili y les transeren el plásmido F o factor de fertilidad a través de puentes citoplasmáticos que se establecen entre las células bacterianas. De esta manera las células F - se transforman en F+. El factor F también se puede integrar al bacteriano y a esta célula se le conoce como bacteria Hfr (alta frecuencia de recombinación). Los plasmidios R tienen genes que coneren resistencia a las bacterias contra antibióticos. La conjugación ha sido estudiada en la bacteria Escherichia coli . Ciertas bacterias tienen agelos, apéndices
largos que intervienen en la locomoción. Los agelos pueden cubrir la célula o situarse
en los extremos de la misma. Miden 20 nm de diámetro y están compuestos de proteína. Los agelos se integran de tres partes: cuerpo basal, gancho y lamento. El cuerpo basal es una estructura que ancla el agelo a
la pared celular y a la membrana plasmática; provoca un movimiento giratorio rápido en el gancho y en el lamento del agelo para
que la bacteria se desplace. Las bacterias se pueden desplazar hacia ambientes favorables o desfavorables; por ejemplo, las bacterias quimiotácticas se aproximan a sustancias químicas producidas por alimentos o se ale jan de sustancias tóxicas. Las fototácticas se acercan o se alejan de la luz. Otras, las bacterias magnetotácticas, detectan el campo magnético de la tierra y dirigen sus agelos
hacia abajo, dentro de los sedimentos acuáticos. De acuerdo con la disposición de los agelos en las células, las bacterias pueden ser: átricas (sin agelo), monótricas (un agelo en un polo), anfítricas (un agelo en cada polo), lofótricas (varios agelos en un polo), anlofótricas (varios agelos en ambos po los), perítricas (rodeada de agelos). 233
Las bacterias Gram– y algunas Gram+ poseen apéndices cortos y rígidos en la supercie denominados m brias; éstos son más cortos y delgados que los agelos y están constituidos por proteína. Las mbrias son
usadas por la bacteria para adherirse a otras células. En algunas bacterias existen estructuras en forma de ( pili pelo llamadas pili , las cuales son más largas que las mbrias y participan en la conjugación bacteriana ( pili sexuales). Un pilus sexual interconecta dos bacterias constituyendo un puente entre ambos citoplasmas.
234
Anexo 8. Principales grupos bacterianos
Grupo bacteriano 1.
Características
Bacilos gramnegativos
Escherichia
Bacilos anaerobios facultativos. Tamaño de 0.5 µm de ancho por 3 µm de largo. E. coli habita en el intestino y puede volverse patógeno. Causa enteritis, infecciones urinarias y de heridas, etc.
Salmonella
Bacilos móviles con agelos perítricos. S. typhi produce la ebre tifoidea. S. paratyphi ocasiona la paratifoidea.
Shigella
Bacilos anaerobios facultativos e inmóviles. S. dysenteriae ocasiona disentería bacilar. Bacilos curvos o rectos con forma de coma. Con un agelo polar.
Vibrio
2.
Anaerobio facultativo. Mide de 2 a 4 µm de largo. V. cholerae causa el cólera, con diarreas masivas.
Bordetella
Bacilos cortos y ovoides. Aerobios estrictos. B. pertussis causa tosferina.
Proteus
Bacilos anaerobios facultativos. P. mirabilis y P. vulgaris ocasionan infecciones en las vías urinarias.
Haemophilus
Bacilos con cápsula de polisacárido. Son aerobios o anaerobios facultativos. No forman esporas. Miden 0.3 µm de ancho por 2 µm de largo. H. ducreyi causa el chancro blando o chancroide que se localiza en los genitales (enfermedad de transmisión sexual). H. infuenzae causa sinusitis, bronquitis y bronconeumonía.
Cocos gramnegativos
Neisseria
Cocos en pares (diplococos). Son no esporulados, inmóviles, aerobios estrictos. N. gonorrhoeae (gonococo) causa gonorrea o blenorragia y oftalmía de los recién nacidos. N. meningitidis (meningococo) produce la meningitis.
235
3.
Bacilos grampositivos Bacilos grandes. Miden 1 µm de ancho por 6 µm de largo. Son anaerobios Clostridium
con agelos perítricos y forman esporas. C. tetani ocasiona tétanos. C. botulinum (botulismo) crece en alimentos enlatados. Produce toxinas
que ocasionan la muerte. C. perfrigens provoca la gangrena gaseosa.
Bacillus
Bacilos grandes que forman cadenas y producen esporas. Son aerobios. B. subtilis es común en el suelo, agua, aire y vegetales. B. anthracis ocasiona ántrax o ebre carbonosa.
4.
Cocos grampositivos Presentan células esféricas y no móviles que se agrupan en racimos. Miden aproximadamente 1 µm de diámetro. Staphylococcus
Streptococcus
S. aureus (estalococo dorado) ocasiona infecciones en la piel y fosas
nasales, forúnculos, impétigo, abscesos, enterocolitis, infecciones urogenitales, síndrome de choque séptico, absceso pulmonar, endocarditis, etcétera. Tienen células esféricas y no móviles que se agrupan en cadenas. Miden 0.6-1 µm de diámetro. Comprende especies que digieren los eritrocitos (hemolíticos). Producen enfermedades graves. Invaden cualquier parte del organismo. S. pyogenes (beta hemolítico) ocasiona amigdalitis, infecciones en heridas, ebre puerperal, neumonía, meningitis, otitis, artritis séptica,
erisipela, escarlatina, septicemia, etcétera. S. viridans (alfa hemolítico) provoca endocarditis bacteriana, abscesos dentales, otitis, etcétera. S. faecalis (enterococos) causa infecciones en vías urinarias. Bacterias gramnegativas en forma de espiral. Miden 15 µm de largo por 0.2 µm de diámetro. Género Treponema : T. pallidum causa la sílis, enfermedad venérea transmitida por vía 5.
Espiroquetas
sexual. T. carateum ocasiona el mal del pinto. T. microdentium y T. denticula se encuentran habitualmente en la
cavidad bucal normal como saprobios. Borrelia burgdorferi causa la enfermedad de Lyme.
236
Bacterias gramnegativas con crecimiento intracelular (se desarrollan dentro de las células). Son pleomórcas, de forma cocoide a bacilar.
6.
Rickettsias
Miden 0.3-0.6 µm de ancho por 0.8-2 de µm largo. Son transmitidas por artrópodos. Género Rickettsia: R. prowazekii causa tifo epidémico. Transmitido por un piojo. R. typhi ocasiona tifo endémico. Transmitido por una pulga. R. rickettsii causa la ebre manchada de las montañas rocosas.
Transmitida por una garrapata. R. conorii causa la ebre botonosa. Transmitida por una garrapata.
Bacterias intracelulares obligadas. Son cocos gramnegativos de tamaño menor a 0.5 µm. No transmitidas por artrópodos. Las clamidias causan uretritis, cervicitis, prostatitis, enfermedad pélvica inamatoria, 7.
8.
Clamidias
Mixobacterias
proctitis, conjuntivitis, neumonía, otitis media, etcétera. Género Chlamydia: Ch. psittaci causa psitacosis (ornitosis). Enfermedad de los pájaros que puede ser transmitida al hombre. Ch. trachomatis (L1 a L3) ocasiona linfogranuloma venéreo. Bacterias con genoma grande. La mayoría son saprobiontes, viven en el suelo, estiércol o madera podrida. Se mueven por deslizamiento. Géneros Mixococcus y Cystobacter . Bacterias fotosintéticas de color verdeazul. Son unicelulares, coloniales o pluricelulares. Pigmentos: clorola a, c-cocianina, c-coeritrina,
9.
Cianobacterias
etc. Las cianobacterias son organismos que producen oxígeno por fotosíntesis. Algunos géneros jan nitrógeno atmosférico. Géneros Nostoc, Oscillatoria, Lyngbya, Merismopedia, Microcystis, Spirulina, Anabaena, Tolypothrix, Gloeocapsa.
Bacterias grampositivas que fermentan el azúcar para producir ácido 10.
Bacterias
lactoacidóflas
láctico como producto nal. Se utilizan en la elaboración del yogurt, leche ácida, encurtidos, etc. Géneros Lactobacillus y Streptococcus. L. acidophilus se usa en la elaboración de yogurt, fermentando el azúcar
de la leche. S. lactis se usa también en la fabricación de yogurt.
11.
Micobacterias
Bacterias patógenas e inocuas que se encuentran en el suelo principalmente. Con forma bacilar. No forman esporas. Son aerobias. Miden 0.2-0.6 µm de ancho por 10 µm. Género Mycobacterium: M. tuberculosis causa tuberculosis en el humano. M. leprae ocasiona lepra. M. marinum vive en el agua. Infecta peces. M. bovis provoca tuberculosis en mamíferos, de preferencia bovinos. 237
Bacterias grampositivas parecidas a los hongos. Forman lamentos delgados y ramicados. Algunas producen esporas. Tienen la pared de peptidoglucano. La mayoría son saprobiontes. Géneros: Actinomyces y Streptomyces. A. israelii causa actinomicosis que afecta cara, cuello, pulmones,
etcétera. 12.
Actinomicetos o actinobacterias
A. maeslundii forma colonias lamentosas. El género Streptomyces produce numerosos antibióticos, bactericidas
y fungicidas, por ejemplo: S. noursei (nistatina) - antifúngico. S. nodosus (anfotericina) - antifúngico. S. erythreus (eritromicina) - antibacteriano. S. griseus (estreptomicina) - antibacteriano. S. rimosus (tetraciclina) - antibacteriano. S. venezuelae (cloramfenicol) - antibacteriano. Los géneros Streptomyces y Nocardia ocasionan enfermedades llamadas micetomas. Los micoplasmas carecen de pared celular; están limitados por una membrana plasmática. Son pleomórcos, es decir, adquieren diferentes formas: esférica, lamentosa o helicoidal. Miden 0.5 µm
13.
Micoplasmas
de diámetro. Viven en el suelo y los drenajes. Algunos son parásitos de plantas y animales; otros son patógenos para el hombre. Géneros: Mycoplasma, Ureaplasma y Spiroplasma. M. pneumoniae causa neumonía atípica y bronquitis en el ser humano. M. genitalicum produce infecciones en el tracto genital. U. urealyticum ocasiona uretritis. Spiroplasma sp causa enfermedades en plantas e insectos.
La sistemática molecular contemporánea incluye a algunas de las bacterias gramnegativas en un grupo denominado proteobacterias: alfa, beta, gamma, delta, épsilon.
238
Anexo 9. Descripción de los géneros de cianobacterias más conocidos
Entre los géneros más importantes de cianobacterias, se pueden citar los siguientes: Oscillatoria, Spirulina, Nostoc, Schizothrix, Hapalosiphon, Stigonema, Lyngbya, Merismopedia, Chroococcus, Microcystis e Hydrocoleum. A continuación se describirán algunos de los géneros más conocidos. Oscillatoria. Habita en ambientes dulceacuícolas, termales, marinos y terrestres. Presenta talo no ramicado de color verdeazul o verde-olivo. El tricoma carece de vaina y puede ser recto o curvo, constricto
o no, atenuado o no. La forma de la célula apical es variable (cónica, cilíndrica o hemisférica) y a veces tiene un engrosamiento llamado caliptra. Las células vegetativas varían en forma: las hay más cortas que anchas, casi cuadradas, cuadradas o más largas que anchas, y en su interior pueden presentar granulaciones o carecer de ellas. La reproducción se lleva a cabo por formación de hormogonios (grupos de células aisladas por discos de separación). 239
Caliptra
Atenuado No constricto
Punta cónica
Curvo
Oscillatoria. Tricoma (hilera de células).
Constricto con Con granulaciones célula apical hemisférica
Oscillatoria. Paredes transversales
con granulaciones.
Spirulina. Con tricoma en espiral, sin paredes celulares transversales. Vive en aguas marinas, termales y
dulceacuícolas.
Chroococcus. Son células solitarias
o en grupos de dos a cuatro. De forma esférica, hemisférica o angulosa. Están envueltas en una matriz gelatinosa hialina o estraticada. El
contenido celular es granuloso y de color variable. Habita medios termales, marinos y dulceacuícolas. Figura 9 Spirulina. Tricoma
helicoidal con espiras.
240
Figura 10 Chroococcus.
Colonia de dos células con matriz gelatinosa.
Nostoc. Talo gelatinoso con tricomas exuosos y enmarañados inmersos en un mucílago común. Tricomas
de células esféricas en forma de barril o cilíndricas con heterocistos intercalares o terminales.
Figura 11 Nostoc. Tricoma con tres heterocistos.
Figura 12 Johannesbaptistia. Seudolamentos con
células vegetativas.
Figura 13 Microcystis.
Cianobacteria colonial.
241
Calothrix
Tricomas Envoltura gelatinosa
Nostoc
242
Anexo 10. Dominio Archaea
Dominio Archaea Reino
Crenarchaeota
Euryarchaeota
Korarchaeota* Nanoarchaeota*
Características
− Microorganismos principalmente hipertermólos (viven en medios calientes de más de 100° C). Phyrolobus crece en temperaturas de hasta 113° C. Sulfolobus crece en aguas termales (7580° C) y pH 2-3. Thermoproteus depende de sulfuros. − Microorganismos halólos extremos (viven en lugares extremadamente salados). − Microorganismos metanógenos (producen metano como parte de su metabolismo, Methanosarcina se encuentra en bolsas de basura, aguas residuales, tracto digestivo de vaca, oveja y del hombre. − Microorganismos acidólos extremos (habitan en medios muy ácidos). Picrophylus crece en pH óptimo de 0.7. Ferroplasma crece en pH óptimo de 1.7. Thermoplasma presenta agelo y crece en pH de 2. − Hipertermólos encontrados en el parque Yellowstone.
Género Sulfolobus Desulfurococcus Thermoproteus Pyrodictium Thermophilum Phyrolobus Halobacterium Halococcus Methanococcus Methanosarcina Methanopyrus
Picrophylus Ferroplasma Thermoplasma
− Incluye a Nanoarchaeum equitans (descubierto en el 2002).
* Actualmente se reconocen los reinos Crenarchaeota y Euryarchaeota. Los dos restantes están en discusión.
243
Anexo 11. Grupos de algas • División Chlorophyta (Algas verdes) Las clorofíceas son algas eucariontes de color verde con talos unicelulares, pluricelulares, coloniales
Figura 14 Scenedesmus. Colonia
y cenocíticos. Hay formas móviles (con agelos) e
de ocho células con pirenoides.
inmóviles. En las algas verdes, la pared celular está constituida generalmente de celulosa y presentan almidón como sustancia de reserva. Las clorofíceas poseen plastos de diferentes formas, ya sea estrellados, discoides, reticulados o en espiral, y contienen en su interior una estructura que almacena almidón, llamada pirenoide. En las células existen diferentes tipos de pigmentos, ya sea clorola a y b, alfa y beta caroteno, luteína y zeaxantina. Las clorotas se repro ducen asexualmente por fragmentación del talo y por medio de esporas. En la reproducción sexual hay formación de gametos móviles. Las algas verdes presentan los mismos pigmentos y sustancias de reserva que las plantas superiores, por lo cual se considera que a partir de ellas se originaron las plantas terrestres. Habitan medios marinos, dulceacuícolas y terrestres. Existen aproximadamente 7.000 especies. Ulva lactuca es un alga verde conocida
Clorofícea. Filamento con plastos y pirenoides
Cymopolia. Gametocisto.
comúnmente como lechuga de mar. Se caracteriza por tener un talo laminar expandido, parenquimatoso y distromático (dos capas celulares de espesor), que se ja al sustrato mediante un disco ba sal con rizoides. Sus células tienen cloroplasto parietal en forma de copa con un pirenoide. Esta especie habita en estuarios y medios salobres.
Ulva lactuca presenta un ciclo de vida digenético (generaciones gametofítica y esporofítica), diplohaplobióntico o diplohaplofásico (fases diploide y haploide) e isomórco (los talos gametofítico y esporofítico
son morfológicamente similares). Se reproduce asexualmente por formación de esporas y sexualmente por medio de gametos. En la reproducción asexual, las plantas esporofíticas producen de cuatro a ocho esporas en cada esporocisto. En la reproducción sexual, las plantas gametofíticas forman estructuras reproductoras llamadas gametocistos, las cuales contienen gametos en número variable: ocho a dieciséis en el gametoto femenino, y dieciséis a treinta y dos en el gametoto masculino.
244
Ulva.
Talo
Ulva. Células con plasto parietal.
Ulva. Gametangios o gametocistos con gametos.
Ciclo de vida de Ulva Los talos gametofíticos masculinos y femeninos (n) producen gametos biagelados (n) por mitosis, que se
fusionan (singamia) y forman un cigoto (2n), el cual da origen a un talo esporofítico (2n); éste genera por meiosis zoosporas tetraageladas llamadas meiosporas (n), que al germinar forman nuevos talos game tofíticos masculinos y femeninos (n).
Figura 15 Ciclo vital de Ulva.
245
Géneros representativos: Ulva, Cymopolia, Pediastrum, Monostroma, Anadyomene, Bryopsis, Enteromorpha, Caulerpa , Halimeda, Spirogyra, Zygnema, Ulothrix , Chlamydomonas, Scenedesmus, Volvox , Acetabularia, Valonia, Chamaedoris, Rhipocephalus, Cladophora, Udotea, Neomeris, Batophora.
Volvox. Cenobio. (Philip Harris)
Spirogyra. Plasto en espiral (Philip Harris).
Halimeda. Talo calcicado .
Alga verde colonial 246
Pediastrum. Alga verde colonial.
• División Euglenophyta
Las euglenofíceas son organismos eucariontes generalmente unicelulares y móviles. Las formas fotosintéticas poseen plastos que contienen los siguientes pigmentos: clorola a y b, betacaroteno, diadi noxantina, diatoxantina y astaxantina. La astaxantina es un pigmento que proporciona un color rojizo a algunas especies. Las euglenofíceas carecen de pared celular; en su lugar presentan una membrana proteica exible llamada película o periplasto. El núcleo se encuentra en
posición central dentro de la célula. Poseen paramilo como sustancia de reserva. La citofaringe se localiza en la parte anterior de la célula y funciona como una estructura fagotróca. Frente al reservorio hay
una mancha ocular o estigma, que detecta la dirección de la luz. Las especies móviles se desplazan por medio de un agelo.
Figura 16 Euglena. Alga unicelular con cloroplastos.
Euglena. Reproducción asexual (fsión binaria longitudinal).
Euglena. Es un microorganismo unicelular que habita en estanques, lagos y lagunas. Carece de pared celular y presenta las siguientes estructuras: citofaringe, agelo, cloroplastos (discoides), granos de paramilo
(cilíndricos, esféricos o elipsoidales), núcleo, vacuola contráctil, e stigma o mancha ocular y película.
Euglena se reproduce asexualmente por división longitudinal. La
mayoría de las euglenofíceas son dulceacuícolas; otras se localizan en agua con materia en descomposición, en el interior de rotíferos, etc. Existen alrededor de 1,000 especies.
Géneros representativos: Euglena, Peranema, Colacium, Facus.
247
• División Chrysophyta
En esta división se incluyen las bacilariofíceas (diatomeas), xantofíceas (algas amarillo-verdosas) y crisofíceas (algas doradas).
Las crisofíceas son algas eucariontes unicelulares, coloniales, lamentosas y cenocíticas. Los plastos con tienen los siguientes pigmentos: clorola a y c, betacaroteno y fucoxantina. Presentan crisolaminarina
(polisacárido) y gotas de aceite como sustancias de reserva. La reproducción puede ser asexual y sexual. Algunos géneros son heterótrofos. Habitan medios dulceacuícolas y marinos.
Figura 12 Diatomea dulceacuícola.
Las diatomeas son organismos unicelulares y uninucleados que presentan uno o más cloroplastos periféricos de color pardo dorado. La pared celular o frústula es ornamentada y está constituida de sílice. Se compone de dos partes o tecas: la valva superior se llama epiteca y la inferior hipoteca. En cada teca se distingue una parte plana o poco curva que está a menudo ornamentada (la valva). Las ornamentaciones son aréolas, poros, estrías, etc. Estos organismos tienen simetría radial o bilateral. Las diatomeas centrales son de forma circular o irregular y en ellas la ornamentación es siempre de simetría radial. Las diatomeas pennadas tienen simetría bilateral; algunos de sus miembros poseen sobre la valva un surco longitudinal denominado rafe, que tiene engrosamientos en la parte central y en sus extremos (nódulos central y polares, respectivamente). Las diatomeas constituyen elementos importantes del plancton marino y de agua dulce. Existen unas 5,600 especies.
Diatomea marina.
Biddulphia. Diatomea marina.
Coscinodiscus. Diatomea central de forma discoide Figura 13 Coscinodiscus.
Diatomea marina.
248
con ornamentaciones formadas por poros de tamaño variable.
Géneros representativos de diatomeas: Bacillaria, Cyclotella , Cymbella , Gomphonema, Melosira, Pinnularia, Coscinodiscus, Surirella, etcétera.
Diversas diatomeas (Fuente: Fritsch, 1975).
249
• División Pyrrophyta (Dinoagelados)
Las pirrofíceas son algas eucariontes en su mayoría unicelulares. Presentan los siguientes pigmentos: clorofila a y c, betacaroteno, dinoxantina, diadinoxantina, peridinina y fucoxantina. Las células poseen agelos anteriores o laterales.
Figura 14 Ceratium.
Las pirrofíceas tienen almidón y gotas de aceite como sustancias de reserva. La reproducción es asexual y sexual. Habitan medios dulceacuícolas y marinos. Existen especies tóxicas, bioluminiscentes, fotoautótrofas y fagótrofas. Entre las especies tóxicas que forman mareas rojas, tenemos a Protogonyaulax tamarensis y Ptychodiscus brevis. Hay alrededor de 2,100 especies. Ceratium. Dinoagelado tecado con talo unicelular dividido en epiteca e hipoteca, ambas separadas por un surco llamado cingulum, que rodea a la célula y que contiene el agelo
transversal. En la hipoteca se encuentra el sulcus, surco perpendicular al cíngulum que aloja al agelo longitudinal. Una característica importante en este género es la presencia
de cuernos (salientes que varían en forma y tamaño según la especie). El cuerno apical es derecho o encorvado y se localiza en la epiteca. Los cuernos antapicales se ubican en la hipoteca (dos o a veces tres). La forma, el número y la posición de las placas son variables en cada especie.
Ceratium Ceratium
250
Géneros representativos: Ceratium, Gymnodinium, Gonyaulax , Noctiluca, Glenodinium. • División Phaeophyta
(Algas pardas o cafés) Las feofíceas son algas eucariontes de color café. Los talos son la -
mentosos, costrosos, parenquimatosos, globosos, etc. No hay formas unicelulares. El talo en algunas especies alcanza un grado de alta complejidad, pudiéndose observar estructuras que semejan hojas, ores y frutos, por ejemplo, en Sargassum y otras feofíceas mayores. Las célu-
las son generalmente uninucleadas y algunas de ellas presentan pirenoides. La pared celular está constituida por celulosa, pectina y ácido algínico. Los plastos llamados feoplastos exhiben diferentes formas y contienen los siguientes pigmentos: clorola a y c, betacaroteno, fucoxantina, avoxantina y violaxantina. Las feofíceas tienen lamina -
rina, manitol, glóbulos de grasa y aceite como sustancias de reserva. La reproducción asexual es por fragmentación del talo en las formas lamentosas; en Sphacelaria se efectúa por formación de propágulos; en Ectocarpus por formación de zoidocistos (estructuras reproductoras que producen en su interior gametos o zoosporas). En otras algas cafés se forman esporangios. La reproducción sexual es por isogamia, anisogamia y oogamia. La mayoría de las especies son marinas. Existen alrededor de 1,500 especies.
Figura 15 Sargassum.
Figura 16 Bachelotia. Filamento con
células y plastos estrellados.
Géneros representativos: Laminaria, Padina, Ectocarpus, Ralfsia, Dictyota, Sargassum, Fucus, Sphacelaria , Nereocystis , Ascophyllum , Colpomenia, Stypopodium, Bachelotia , Hincksia.
Padina.
Ectocarpus. Filamento con zoidocisto
Hincksia. Células con plastos
plurilocular.
discoides.
251
• División Rhodophyta (Algas rojas) Las rodofíceas son algas eucariontes de color rojo debido a la presencia del pigmento cobilínico r-coeri trina. Los talos son unicelulares, lamentosos, parenquimatosos, hasta relativamente complejos. Las cé lulas contienen los siguientes pigmentos: clorola a y d, alfa y betacaroteno, r-cocianina, r-coeritrina, etc. La sustancia de reserva se denomina almidón de las orídeas, el cual está situado fuera del plasto
(rodoplasto). La pared celular en las rodofíceas está constituida por celulosa y pectina, pero también puede contener otras sustancias como el agar y el carragenano. En otras especies, la pared del talo está fuertemente calcicada con CaCO 3 (calcita). Las células son uninucleadas o polinucleadas, algunas con pirenoides. Las algas rojas se caracterizan por presentar ciclos de vida complejos, ya que algunos de los géneros tienen ciclos de vida trigenéticos con talos gametoto, carposporoto y tetrasporoto. La reproducción es asexual y sexual, en la cual las esporas y los gametos no presentan agelos. La mayoría
de las especies son marinas. Este grupo está conformado por 4,000 especies, aproximadamente. Génerosrepresentativos: Porphyra, Nemalion , Gracilaria , Polysiphonia , Hypnea, Digenea, Bangia, Ceramium, Chondrus, Gigartina, Gelidium, Wrangelia, Asparagopsis, Halymenia, Bostrychia, Erythrotrichia.
252
Wrangelia. Esporas.
Erythrotrichia. Filamento con células vegetativas.
Glacilaria.
Centroceras. Filamento con esporas.
. Porphyra.
. Hypnea musciformis. Corte transversal del talo.
253
Diversidad de algas verdes, rojas y caés
(Fuente: Taylor. W. R., 1972)
254
Diversidad de algas verdes.
(Fuente: Taylor. W. R., 1972)
255
Diversidad de algas verdes, rojas y caés
(Fuente: Taylor. W. R., 1972)
256
Diversidad de algas verdes, rojas y caés
(Fuente: Taylor. W. R., 1972)
257
Anexo 12. Phyla en que se clasifcan los hongos • Phylum Chytridiomycota Los quitridiomicetos son hongos unicelulares o pluricelulares con micelio cenocítico. Las esporas y los gametos son agelados. Presentan reproducción asexual y sexual. Son hongos terrestres o acuáticos,
saprobios o parásitos de algas, plantas, insectos, etc. Los quitridiomicetos se consideran los hongos más primitivos. Géneros representativos: Allomyces, Olpidium, Rozella, Micromyces y Physoderma. • Phylum Zygomycota
Los cigomicetos son hongos con micelio cenocítico, los cuales producen esporas sexuales llamadas cigosporas. La mayoría de los cigomicetos son descomponedores que viven en el suelo, sobre materia animal o vegetal en descomposición. Algunos son parásitos de plantas y animales. Existen alrededor de 765 especies. Uno de los hongos más comunes y abundantes en la naturaleza es Rhizopus stolonifer , conocido comúnmente como moho negro del pan, debido a que forma una capa algodonosa de color negro sobre los alimentos. Rhizopus se ja al sustrato por medio de hifas cortas y ramicadas denominadas rizoides, las cuales absorben los nutrientes y sirven de jación a los estolones, hifas gruesas especiales que crecen
en forma horizontal sobre el sustrato y que dan origen a hifas erectas llamadas esporangióforos, en cuyos ápices se forman estructuras esféricas con esporas llamadas esporangios. Las esporas al madurar se tornan negras, impartiendo al moho su color característico. La columela es la porción axial estéril del esporangio. Rhizopus stolonifer presenta micelio cenocítico y se reproduce asexualmente por formación de esporas no móviles. La reproducción sexual se efectúa por unión de hifas de dos micelios distintos, a partir de la cual se origina una espora en reposo, la cigospora (ver ciclo de vida).
Rhizopus. Esporas.
258
Rhizopus. Esporangio y esporas.
Rhizopus. Hifa cenocítica y parte
de esporangio.
Arriba: Durante la reproducción asexual del moho negro del pan (género Rhizo pus), las esporas haploides, producidas dentro de los esporangios, se dispersan y germinan en los alimentos como el pan. Abajo: Durante la reproducción sexual, las hifas de diferentes tipos de cepa (designadas como + y - en el pan) se ponen en contacto y se fusionan, para producir una cigospora diploide. La cigospora sufre meiosis y germina para producir esporangios. Éstos liberan esporas haploides.
Figura 17 Ciclo de vida de Rhizopus. (Fuente: Audersirk
Géneros representativos: Rhizopus, Mucor , Pilobolus.
et al, 2008).
259
• Phylum Glomeromycota Los glomeromicetos son hongos con micelio cenocítico. Se reproducen asexualmente sólo por clamidosporas. Los glomeromicetos forman endomicorrizas al asociarse con las raices de plantas superiores. Género representativo: Glomus. • Phylum Ascomycota Los ascomicetos presentan micelio septado con poro septal simple. Se reproducen asexualmente por medio de esporas no móviles llamadas conidios. En la reproducción sexual se forman ascas, sacos que contienen ocho esporas llamadas ascosporas. Las ascas se agrupan dentro de una estructura reproductiva o cuerpo fructífero llamado ascocarpo, que está constituido por numerosas hifas y puede alcanzar varios centímetros de altura. Son ascomicetos las levaduras, los mildiús pulve rulentos, los mohos verdeazulados, las colmenillas, las trufas; existen unas 30,000 especies. Saccharomyces cerevisiae (levadura). Hongo microscópico unicelular de forma esférica, elíptica u oval,
con un núcleo y una vacuola central grande. Se reproduce asexualmente por gemación, en la cual hay formación de yemas, o sexualmente formando ascosporas.
Saccharomyces cerevisiae. Hongo unicelular.
Géneros representativos: Neurospora, Saccharomyces, Claviceps, Taphrina , Xylaria, Peziza, Helvella, Morchella, Tuber , Otidea.
• Phylum Basidiomycota Los basidiomicetos tienen micelio septado, con septos de poro complejo llamado doliporo. Presentan un cuerpo fructífero llamado basidiocarpo, el cual varía de tamaño, color y forma (dimidiado, urceolado, cupuliforme, esteliforme, faloide, estipitado, pileado, auriculiforme, etc.). En la reproducción sexual se forman basidiosporas en una estructura reproductiva denominada basidio. Los basidiomicetos incluyen: hongos venenosos y comestibles, setas, royas, carbones, hongos de la madera, hongos en repisa, nidos de pájaro, etc. Este Phylum tiene 22,250 especies, aproximadamente. 260
El género Agaricus es un ejemplo característico de una seta. El basidiocarpo posee un corto pedicelo vertical llamado pie o estípite, que tiene en la base una masa de micelio adherida al sustrato. El estípite se extiende en la parte superior y forma una cubierta ancha a manera de sombrero llamada píleo, que en su parte inferior presenta láminas delgadas con un estrato fértil de basidios (himenio). En la porción media del pie se localiza el anillo, formado por fragmentos del velo.
Agaricus bisporus. Basidiocarpo (cuerpo fructífero).
Figura 18 Ciclo de vida de un basidiomiceto (Champiñón). (Fuente: Audesirk y Audesirk, 1998).
´
261
Géneros representativos: Ustilago, Auricularia, Agaricus, Boletus, Lactarius, Amanita, Panus, Fomes, Clavaria, Clitocybe, Cortinarius, Coprinus, Cyathus, Marasmius, Geastrum.
Basidiomicetos
• Phylum Deuteromycota
Los deuteromicetos se conocen como hongos imperfectos, debido a que en ellos se desconoce la reproducción sexual. Se reproducen asexualmente por conidios. Varias especies son patógenas para el hombre y animales. Existen alrededor de 17,000 especies. Géneros representativos: Candida, Aspergillus, Penicillium, Trichophyton .
262
Anexo 13. Ciclos vitales de musgo y helecho
Figura 19 Ciclo de vida de Polytrichum. (Fuente: Curtis
et al., 2008).
Ciclo de vida de Polytrichum Polytrichum.. El gametoto representa la fase dominante y produce los órganos sexuales anteridios y arquegonios. Los anteridios forman en su interior gametos masculinos o anterozoides que son agelados y necesitan de la presencia de agua
para desplazarse. El arquegonio contiene el gameto sexual femenino llamado oosfera u ovocélula. Ambos gametos son haploides (n) y al unirse (fecundación) forman un cigoto diploide (2n) que se transforma en un embrión (2n), y posteriormente da origen a la planta esporofítica o esporoto (2n), la cual crece sobre el gametoto. En el esporoto se da la meiosis, duran -
te la que se generan esporas haploides (2n); éstas se dispersan y germinan para formar lamentos celulares
llamados protonemas (n), que al desarrollarse dan origen a nuevos gametotos (n).
Generos representativos de Briotas La división Bryophyta incluye tres clases: Bryopsida (musgos), Hepaticopsida (hepáticas) y Anthocerotopsida (antocerotes). Géneros representativos: musgos (Polytrichum, Funaria, Sphagnum, Dendroligotrichum,Tetraphis y Bryum) , , hepáticas (Marchantia,Porella , Calobryum, Lepidozia, Pellia y Riccia) y antocerotes ( Anthoceros).
Hepática. Dos anteridióforos.
(Fuente: Ville, 1988).
263
Esporofto joven
Gametofto Protalo Esporas Rizoide
Anillo
Células del labio Pedicelo Soro
Figura 20 Ciclo vital del helecho (con alternancia de generaciones).
264
Anexo 14. Ejemplo de planta vascular (acuática) Egeria es un género acuático representativo de la división Anthophyta que se utiliza en el laboratorio de biología para estudiar la célula vegetal y los fenómenos de turgencia y plasmólisis.
Egeria densa
265
Anexo 15. Tejidos vegetales El parénquima fundamental se ubica en la médula y corteza (córtex) de tallos y raíces, en la pulpa de los frutos y como tejido de relleno en los órganos de las plantas. Las células generalmente son poliédricas e isodiamétricas, con grandes vacuolas y casi siempre con pared celular delgada, constituida principalmente de celulosa. El parénquima clorofílico es un tejido fotosintético cuya función es elaborar los alimentos. Se encuentra principalmente en el mesólo (parénquima fotosintético) de las hojas, pero también en los tallos
jóvenes. El clorénquima en las hojas está formado de dos regiones: el parénquima clorofílico en empalizada y el parénquima clorofílico esponjoso. El parénquima clorofílico en empalizada tiene células alargadas y numerosos cloroplastos. El parénquima clorofílico esponjoso presenta células más cortas y espacios por donde circula el aire (lagunas). En el corte transversal de una hoja dicotiledónea se pueden distinguir las siguientes partes: epidermis superior, parénquima en empalizada, parénquima esponjoso y epidermis inferior. El parénquima de reserva se localiza en las raíces y los tallos. Almacena granos de almidón, proteínas, glóbulos de grasa, aceites, etc. El parénquima acuífero se halla en tallos y hojas de plantas suculentas. Su función es la de almacenar agua para ser utilizada como reserva en períodos de sequía. El parénquima aerífero o aerénquima es un tejido que almacena aire, lo que permite la otación de las plantas. Sus células son de tamaño variable, con espa cios intercelulares grandes (cámaras o lagunas aeríferas).
Manzana. Células parenquimatosas.
Papa. Granos de almidón.
266
Ligustrum. Corte transversal de la hoja.
(Philip Harris).
Tejido epidérmico. Proporciona protección y recubre raíces, tallos y hojas. La epide rmis debe considerarse
como un tejido complejo en lugar de simple, debido a que está constituido por diversas células: oclusivas, silíceas, suberosas, secretoras, etc. De ordinario, la epidermis tiene una célula de espesor, y con frecuencia posee una sustancia cerosa (cutina) depositada en la cutícula. El estoma se compone de células oclusivas y ostíolo. Las células oclusivas son células epidérmicas especializadas en forma de media luna, con cloroplastos en su interior. Entre éstas existe una abertura llamada ostíolo. Sobre la supercie de la epidermis se
desarrollan derivados epidérmicos: pelos o tricomas, escamas, aguijones, espinas, glándulas, etcétera.
Lirio acuático. Epidermis de hoja.
267
Cebolla.
Células epidérmicas.
.
Tejido suberoso. Tejido de protección formado por células muertas llenas de aire. Sus paredes se im-
pregnan de una sustancia impermeable, la suberina. Las células suberosas forman el súber o corcho, son prismáticas y se disponen en varias capas. La capa de corcho se encuentra interrumpida en algunas plantas por poros denominados lenticelas, que permiten el paso del aire. El tejido suberoso cubre raíces y tallos semileñosos y leñosos.
. Corcho. Células vacías con paredes celulares.
Son tejidos de sostén el colénquima y el esclerénquima. Colénquima. Tejido simple encargado del sostén de hojas y tallos, con células vivas generalmente alarga-
das y de forma poligonal en corte transversal. Las paredes celulares son muy gruesas y se constituyen en su mayor parte de celulosa y compuestos pécticos. El colénquima se halla debajo de la epidermis de los tallos, en algunas hojas y en los pecíolos. Existen varios tipos de colénquima: angular, laminar, esclerótico, parenquimático, lagunoso, etcétera.
. Tallo de apio. Células colenquimatosas.
268
Esclerénquima. Tejido de sostén que le da resistencia mecánica al cuerpo vegetal. Sus células tiene n paredes secundarias gruesas y lignicadas que funcionan como elementos muertos en su madurez. Hay dos tipos fundamentales de células esclerenquimatosas: bras y esclereidas. Las bras comprenden células
alargadas y estrechas. Las esclereidas son cortas y con diversas formas. Incluyen a las braquisclereidas o células pétreas, las cuales son más o menos isodiamétricas y además presentan plasmodesmos, conductos citoplasmáticos que comunican células adyacentes. Las células del esclerénquima se encuentran en los tallos, en la parte lignicada de las semillas, en la pera, etcétera.
Pera. Célula pétrea.
El sistema vascular de las plantas está formado por tejidos complejos de conducción (xilema y oema).
Estos tejidos están constituidos de células alargadas que se unen para formar vasos, a través de los cuales circulan la savia bruta (agua y sales minerales) y la savia elaborada (sustancias nutritivas) producto de la fotosíntesis. El oema tiene la función de conducir nutrientes de las hojas a otros órganos de la planta. Se integra de bras, elementos del tubo criboso, células anexas y parénquima. El xilema transporta agua y minerales disueltos a través de las raíces, los tallos, las hojas y los pedúnculos orales. Este tejido incluye traqueidas, elementos del vaso, bras y parénquima. Las traqueidas y los elementos del vaso son las célu -
las que conducen el agua y las sales minerales. Son células largas y delgadas, con extremos puntiagudos y paredes secundarias lignicadas, se clasican en anulares, espiraladas, punteadas, etcétera.
. Ranunculus. Haz vascular con xilema y oema. Harris.
269
270
Cucurbita. Corte transversal del tallo. Vasos del xilema.
Zea (maíz). Corte transversal del tallo. Parénquima y haz vascular.
(Lab. Philip Harris)
(Lab. Philip Harris)
Anexo 16. Subphylum vertebrata Superclase Pisces Los peces son organismos acuáticos con el cuerpo cubierto de escamas. Presentan diferentes tipos de aletas que usan para desplazarse: dorsal, caudal, anal, pélvica y pectoral. La respiración se efectúa por medio de branquias. El corazón presenta dos cavidades (una aurícula y un ventrículo). Los peces son organismos poiquilotermos. Tienen esqueleto óseo o cartilaginoso. Existen especies ovíparas, ovovivíparas y vivíparas. Habitan en medios marinos o dulceacuícolas.
Figura 21 Mojarra (pez óseo).
La superclase pisces se divide en tres clases: a) Clase Agnatha. Incluye peces sin mandíbulas (lampreas). Las lampreas presentan una boca circular, con un disco chupador provisto de dientes que perfora la piel y aspira la sangre y tejidos blandos de otros peces.
(Fuente: Brandwein et al , 1984).
b) Clase Chondrichtyes. Agrupa peces cartilaginosos (tiburones, rayas y quimeras).
(Fuente: Brandwein et al , 1984).
c) Clase Osteichtyes. Comprende los peces óseos (atún, perca, lobina, trucha, carpa, salmón, sardina, piraña, caballito de mar, etc.).
(Fuente: Brandwein et al , 1984).
Los peces cartilaginosos o condrictios son en su mayoría marinos. Se caracterizan por presentar esqueleto cartilaginoso. La aleta caudal es heterocerca (tiene dos lóbulos desiguales). Las branquias se abren al exterior a través de hendiduras. El corazón consta de dos cámaras (un ventrículo y una aurícula). Poseen ojos bien desarrollados. El intestino tiene un repliegue espiralado que desemboca en la cloaca. Los sexos están separados. La fecundación es interna. Pueden ser ovíparos, ovovivíparos y vivíparos. En los tiburones existe un oricio detrás de los ojos llamado espiráculo.
Los peces óseos u osteictios tienen esqueleto óseo. Presentan aletas que les sirven como órganos de locomoción, para mantener el equilibrio y cambiar de dirección. Las escamas que cubren el cuerpo pueden ser de diferentes tipos: ctenoidea, cicloidea y ganoidea. Las branquias están cubiertas por el opérculo. Presentan vejiga natatoria (órgano hidrostático para regular la profundidad). No poseen espiráculo ni cloaca. Tienen sexos separados. Su corazón consta de dos cámaras. La mayoría de los peces oseos son ovíparos. 271
Diversidad de peces
. ) 5 8 9 1 , y s i e W : e t n e u F (
Mojarra (cordado). La mojarra es un pez óseo con
un cuerpo comprimido lateralmente que se divide en cabeza (va del extremo de la boca al opérculo), tronco (va del opérculo al ano) y cola (la parte que resta). Presenta una aleta dorsal, una aleta caudal, una aleta anal, dos aletas pectorales y dos aletas pélvicas. La piel es delgada, con numerosas escamas y glándulas mucosas. La boca está situada delante de la cabeza, tiene dientes y posee dos mandíbulas (superior e inferior). Los ojos carecen de párpados. Los orificios nasales (nostrilos) se encuentran a cada lado del hocico. El ano y la abertura urogenital se ubican al frente de la aleta anal. El opérculo es una cubierta que protege a las branquias (órganos respiratorios). En la mojarra se extiende una línea lateral en cada lado del cuerpo. 272
Superclase Tetrapoda Incluye vertebrados con cuatro extremidades. La superclase Tetrapoda se divide en cuatro clases: Amphibia, Reptilia, Aves y Mammalia. • Clase Amphibia
(Ranas, sapos, salamandras y cecilias)
Figura 22 Rana.
Los anbios son organismos poiquilotermos (la temperatura corporal uctúa con la del am -
biente). El cuerpo tiene piel lisa y húmeda. Poseen un corazón que consta de tres cámaras (dos aurículas y un ventrículo). Las salamandras y cecilias presentan fecundación interna, en tanto que en las ranas y sapos la fecundación es externa (la hembra deposita huevos en el agua y el macho los fecunda). Algunos miembros presentan metamorfosis, en la cual la larva o renacuajo respira a través de branquias y se convierte en adulto pulmonado. Los anbios son principalmente ovíparos. En algunas especies se da el dimorsmo sexual (hembra más grande que machos). Habitan en medios dulceacuícolas. Los anbios generalmente son te -
trápodos (dos pares de extremidades). Rana (cordado). Organismo tetrápodo con simetría bilateral.
Tiene piel húmeda, lisa, delgada y sin escamas. El cuerpo se divide en cabeza, tronco y extremidades. La cabeza es triangular. La boca es grande y está constituida por numerosos dientes pequeños y cónicos, situados en la mandíbula superior. La mandíbula inferior carece de dientes. La lengua es bifurcada. Los ojos son esféricos, con tres párpados (superior, inferior y la membrana nictitante transparente). En la parte dorsal del hocico posee un par de oricios respiratorios externos (nostrilos). Detrás de cada ojo hay una membrana timpánica. La abertura cloacal se localiza en el extremo posterior del cuerpo. El tronco está desprovisto de cuello y cola; en éste se localizan dos patas anteriores cortas (apéndices pectorales) y dos patas posteriores largas (apéndices pélvicos). Las patas anteriores están formadas cada una de un brazo, un antebrazo y una mano con cuatro dedos cortos y libres (el interno es más grueso en el macho). Las patas posteriores constan de muslo, pierna y pie, este último provisto de cinco dedos conectados por una membrana interdigital.
Figura 23 Sangre de la rana. Eritrocitos con núcleo.
273
Diversidad de anfbios
Los anbios incluyen tres órdenes: •
•
•
Gymnophiona (cecilias). Cuerpo con aspecto de gusano y sin extremidades (ápodos). Urodela (salamandras). Cuerpo con cabeza, tronco y cola. Salientia (rana y sapos). Cuerpo fusionado a la cabeza sin cola.
. ) 5 8 9 1 , n a i t o o l o o B : e t n e u F (
274
)
• Clase Reptilia
(Tortugas, lagartijas, serpientes, cocodrilos y tuátara). Los reptiles son vertebrados poiquilotermos con el cuerpo cubierto por escamas gruesas. Algunos de sus miembros poseen cuatro extremidades (lagartos, lagartija, cocodrilos y tortugas); otros carecen de ellas (serpientes). Las patas están adaptadas a la tierra y tienen dedos con garras. El corazón tiene tres cavidades (dos aurículas y un ventrículo), salvo el del cocodrilo, con dos aurículas y dos ventrículos. Tienen respiración pulmonar toda la vida. Los sexos están separados y la fecundación es interna. El huevo está protegido por una cáscara dura que impide su desecación. Las crías presentan el mismo aspecto que los individuos adultos (sin metamorfosis). En su mayor parte son ovíparos, aunque algunos como las víboras son ovovivíparas. Las tortugas tienen un caparazón protector formado por una porción dorsal (espaldar) y otra ventral (peto), que se unen lateralmente. Son terrestres, marinos y dulceacuícolas.
Figura 24 Tortuga.
Tortuga (cordado). La piel del cuerpo generalmente es gruesa, áspera, arrugada y escamosa. Un
caparazón amplio protege los órganos internos y de él sobresalen la cabeza, las extremidades y una cola corta. El caparazón está formado por una parte dorsal convexa llamada espaldar y otra ventral plana denominada peto o plastrón, las cuales se unen lateralmente. En el caparazón se pueden apreciar placas o escudos de diferentes formas y tamaños. La cabeza está aplanada dorsoventralmente y tiene cuello largo. La boca es grande, sin dientes y con un pico córneo. Cerca del extremo anterior se encuentran las narinas externas (ventanas nasales). Los ojos están protegidos por tres párpados: superior, inferior y la membrana nictitante transparente (que se mueve por todo el globo ocular). Detrás de la mandíbula existe un par de membranas timpánicas. Las extremidades poseen cinco dedos con garras córneas. En la base de la cola se localiza la abertura cloacal.
)
Los reptiles comprenden varios órdenes; entre los más importantes tenemos: Chelonia. Tortugas. Squamata. Lagartos y serpientes. Crocodilia. Caimanes y cocodrilos. 275
. ) 5 8 9 1 , n a i t o o l o o B : e t n e u F (
276
Diversidad de reptiles
• Clase Aves
(Grulla, pingüino, pelícano, gaviota, paloma, etc.) Las aves son vertebrados homeotermos (regulan y mantienen constante la temperatura del cuerpo, sin importar la temperatura del medio ambiente). El cuerpo se encuentra cubierto de plumas, con un cuello que le proporciona a la cabeza una amplia libertad de movimiento. Presentan dos pares de
Figura 25
Paloma.
extremidades: las anteriores (alas) están modicadas para el vuelo, y las posteriores co -
rresponden a las patas que tienen escamas y generalmente constan de cuatro dedos; son utilizadas para la locomoción, el nado, la defensa, la construcción de nidos, etc. Poseen un pico córneo de forma y tamaño variable, el cual utilizan para la obtención de su alimento, construir nidos y llevar a cabo otras tareas. El corazón consta de cuatro cavidades: dos aurículas y dos ventrículos. Los glóbulos rojos son nucleados y de forma ovalada. La respiración es pulmonar. Presentan sacos aéreos que se llenan y vacían de aire para aumentar la ligereza del ave y ayudar en la respiración. Las aves presentan fecundación interna y son ovíparas (se reproducen mediante huevo). Los huevos presentan cascarón protector y tienen mucho vitelo. La mayoría son terrestres, aunque existen aves adaptadas al medio acuático. Paloma (cordado). El cuerpo está cubierto de plumas y se divide
en cabeza, cuello y tronco. La cabeza posee un pico puntiagudo córneo. La boca está protegida por el pico, en cuya base existe una protuberancia carnosa, la cera, la cual rodea las aberturas nasales (narinas). Los ojos son redondos y constan de tres párpados (superior, inferior y la membrana nictitante). Debajo y detrás de cada ojo se localiza el oricio auditivo. El cuello es exible. En el tron co hay dos alas y dos patas, con cuatro dedos provistos de garras (tres dirigidos hacia delante y uno hacia atrás); dichas garras están cubiertas con escamas epidérmicas córneas. Al nal del tronco se
encuentra la cola. Las aves comprenden varios órdenes, entre los cuales: Sphenisciformes. Pingüinos. Pelecaniformes. Pelícanos y cormoranes. Ciconiiformes. Garzas, cigüeñas, ibis y amencos.
Struthioniformes. Avestruces. Anseriformes. Patos, gansos y cisnes. Falconiformes. Buitres, halcones y águilas. Galliformes. Perdices, codornices, faisanes, pavos y gallinas. Charadriiformes. Gaviotas, golondrinas, etcétera. Columbiformes. Paloma. Psittaciformes. Loros. Strigiformes. Lechuzas. Passeriformes. Pájaros.
277
Diversidad de aves
. ) 5 8 9 1 , n a i t o o l o o B : e t n e u F (
• Clase Mammalia
(Ornitorrinco, canguro, conejo, gato, perro, ardilla, ratón, jirafa, hipopótamo, mono, hombre, etc.). Los mamíferos son vertebrados homeotermos. El cuerpo presenta cuatro extremidades y está cubierto de pelo. La piel posee glándulas sudoríparas, sebáceas, olorosas y mamarias; estas últimas secretan leche para alimentar a sus crías. El corazón consta de cuatro cavidades (dos aurículas y dos ventrículos). Respiran por medio de pulmones. Tienen sistema circulatorio cerrado. Los glóbulos rojos carecen de núcleo. La mayor parte de los mamíferos son vivíparos (la cría nace viva), a excepción del ornitorrinco y el equidna, los cuales son ovíparos. Los mamíferos tienen fecundación interna y la mayoría cuenta con placenta. Son terrestres y acuáticos (marinos y dulceacuículas). Gato (cordado). Presenta un cuerpo cubierto de pelo y constituido por una cabeza, un cuello corto, un
tronco estrecho y una cola larga. Las aberturas nasales están situadas en el extremo de la nariz. La boca posee labios delgados y carnosos. Cada ojo tiene dos párpados (con pestañas en los bordes) y una membrana nictitante transparente. Las vibrisas (bigotes del gato) son pelos largos sensitivos que se localizan 278
alrededor de los ojos y de la nariz. Las orejas están detrás de los ojos; son delgadas y carnosas. El tronco está constituido por un tórax estrecho (protegido por las costillas) y un abdomen más ancho. En la hembra hay cuatro o cinco pares de mamas. En los machos hay dos testículos contenidos en el escroto. El ano y la abertura urogenital están situados debajo de la cola. Las patas anteriores tienen cinco dedos provistos de cojinetes carnosos y de garras curvas y retráctiles. Las patas posteriores presentan cuatro dedos y garras. Comprende las subclases: a) Prototheria. Incluye a los monotremas, mamíferos que ponen huevos (ornitorrinco y equidna). b) Metatheria. Incluye a los marsupiales o mamíferos de bolsa (canguros y zarigüeyas). c) Eutheria. Incluye a los mamíferos placentarios (con placenta). Agrupa la mayoría de mamíferos, incluyendo al hombre.
. ) 5 8 9 1 . A . R , n a i t o o l o o B : e t n e u F ( ,
Diversidad de mamíeros
279
Anexo 17. Tejidos Animales En los animales, las células se organizan en tejidos. El conjunto de tejidos forma a su vez órganos, y éstos constituyen sistemas de órganos. Un sistema está constituido por tejidos de un mismo tipo o de un mismo origen embrionario (sistema nervioso y circulatorio). Un aparato contiene diversos tipos de tejidos o de distintos orígenes embrionarios (aparato digestivo, respiratorio, etc.). Un tejido es un grupo de células con estructura y funciones similares. Existen cinco tipos de tejidos animales: epitelial, conectivo o conjuntivo, muscular, nervioso y sanguíneo. El tejido epitelial cubre las supercies externas e internas del cuerpo. Su función es de protección, absor -
ción, secreción, excreción y sensación. Puede ser: • Escamoso simple. Formado de una sola capa de células planas y delgadas. Se localiza en pulmones,
vasos linfáticos y tejido sanguíneo; en este último se le llama endotelio. • Epitelio plano estraticado. Constituido de varias capas de células. Reviste la nariz, boca y forma
parte de la epidermis de la piel. • Epitelio cúbico simple. Constituido por células cúbicas. Se encuentra en la tiroides y en el ovario. • Epitelio cilíndrico. Presenta células con forma de columna. Reviste el tracto gastrointestinal y tam -
bién se localiza en las vías respiratorias y parte del aparato reproductor • Epitelio glandular. Ubicado en las glándulas endocrinas y exocrinas.
El tejido conectivo sostiene y mantiene unidos tejidos y órganos. Se caracteriza por presentar un material intersticial llamado matriz. Los principales tipos de tejido conectivo son: tejido conectivo laxo y denso, elástico, reticular, adiposo, cartílago, hueso y sangre. Los ligamentos, tendones, paredes de vasos sanguíneos y huesos son algunas de las estructuras en donde se localiza este tejido.
Figura 26 Células epiteliales de la mejilla.
. ) s i r r a H ( .
o s e u H
280
El tejido sanguíneo es considerado como un tipo de tejido conjuntivo. La sangre está constituida por una parte líquida (el plasma) y otros elementos: eritrocitos, leucocitos y plaquetas (fragmentos del megacariocito).
Membrana citoplasmática
Núcleo
Tejido adiposo
Eritrocitos o glóbulos rojos. Células pequeñas anucleadas con for-
ma de disco bicóncavo. Miden 7.2 µm de diámetro y transportan oxígeno y bióxido de carbono. Se originan en la médula ósea roja y contienen un pigmento rojo denominado hemoglobina. En el hombre se presenta una cantidad de 5.5 millones/mm³ y en la mujer de 4.5 millones/mm³ de sangre. Leucocitos o glóbulos blancos . Células esféricas nucleadas
de diversos tamaños. Miden 9-25 µm de diámetro. Carecen de hemoglobina y participan en el proceso inmunitario, ya sea por fagocitosis o formación de anticuerpos. En el tejido mieloide se originan eosinólos, basólos y neutrólos, y en el tejido linfoide los
linfocitos y monocitos. Las cifras normales en el ser humano son de 5,000 a 9,000/mm³.
Figura 27 Sangre humana. Eritrocitos y dos leucocitos. Leucocito teñido con el colorante de Wright
Trombocitos o plaquetas. Se originan en la médula ósea a partir de una célula llamada megacariocito.
Carecen de núcleo, tienen aspecto irregular y miden de 2 a 4 µm. Participan en la coagulación de la sangre. Son incoloras y el citoplasma se tiñe de color azul a morado claro con el colorante de Wright. Granulocitos Agranulocitos Neutrófilos. 60-70% de los leucocitos. Tamaño: 12-14 µm de diámetro. Monocito. Corresponde a 2-6% de los leucocitos. * Citoplasma azul pálido. Núcleo de color azul Tamaño 18 µm de diámetro. oscuro a morado, en banda o segmentado (de * Citoplasma azul pálido. Núcleo en forma de riñón tres a seis lóbulos). Granulaciones pequeñas o de herradura de color azul. de color rosa pálido. * Basófilos. Corresponden a 0.05-05% de los leuLinfocitos. Corresponden a 25-33% de los leucocitos. cocitos. Tamaño: 9-12 µm de diámetro. Tamaño: 14 µm de diámetro aproximadamente. * Núcleo de color azul a morado y bi o trilobula* Citoplasma azul pálido. Núcleo de color morado a do, generalmente en forma de S. Granulaciones azul oscuro, generalmente redondo y grande. azul oscuro intenso. * Eosinófilo. Corresponden a 1-3% de los leucocitos. Tamaño 12 µm de diámetro aproximadamente. * Leucocito teñido con el colorante de Wright. * Núcleo de color azul a morado, generalmente bilobulado. Granulaciones gruesas rosadas a anaranjadas. 281
El tejido muscular participa en la locomoción. Las células son alargadas y reciben el nombre de bras
musculares. Pueden ser lisas o estriadas. Existen tres tipos de tejido muscular: • Tejido muscular estriado esquelético. Es vo luntario y está jo al esqueleto; las células son
Linfocito
Monocito
Monocito
cilíndricas multinucleadas con estrías.
Eritrocito
• Tejido muscular liso. Es involuntario, con célu -
las en forma de huso sin estrías. • Tejido muscular cardiaco. Es involuntario y es-
Eosinóflo Basóflo
triado. Se localiza en el corazón. El tejido nervioso está formado por neuronas y células de la glía. La neurona es la unidad estructural y funcional del sistema nervioso. Su función es conducir los impulsos nerviosos. Cada neurona tiene un cuerpo celular (con un núcleo rodeado de citoplasma) y fibras nerviosas: las dendritas que son ramificadas, y el axón que es único y largo.
Músculo liso (Harris).
Músculo estriado (Harris).
282
Neutróflo en banda Neutróflo segmentado
Células sanguíneas
Músculo estriado (Harris).
283
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