Antología De Organización Celular.pdf

I N DI CE

P RES ENTACI ÓN

Organización Molecular y celular de la vida Programa Introducción Orientaciones didácticas generales Criterios para la evaluación del curso Organización de los contenidos

BLOQUE I La teoría celular: inicios de la biología como ciencia, biomoleculas: los compuestos de la vida. El caso especial de los virus

EL BLOQU E II "Funciones celulares: mitosis, meiosis, respiración y fotosíntesis

BLOQUE I II "Biomoleculas células, su enseñanza y aprendizaje en la escuela secundaria

Ma te ria le s d e a p oy o pa ra e l e s tud io

BLOQUE I La teoría celular: inicios de la biología como ciencia, biomoleculas: los compuestos de la vida. El caso especial de los virus los antecedentes y procesos históricos de la célula Saber biología la vida en una palabra de Robles y Arechiga "como se descubrió y conoció la célula" de biología 2 de Trejo, Cruz y de Hita Montano "Los Carbohidratos” 2a Edición de Maria de los Ángeles Gama Fuertes

BLOQUE I I "Funciones celulares: mitosis, meiosis, respiración y fotosíntesis" “el citoplasma" de Maravillas de la Biología de Martines, Cortes y Lujan "Los cloroplastos y la fotosíntesis"

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de Biología 2, de Trejo, Cruz y Montaño "El Núcleo y la división celular" Biología 2 -de Andrade y Ponce; Mitosis

BLOQUE I II Biomoleculas células, su enseñanza y aprendizaje en la escuela secundaria "el tamaño de los seres vivos, células y moléculas (I) La enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticos del ECAMM "el tamaño de los seres vivos, células y moléculas (II) La enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticas del ECAMM_. ¿EI por que las células son tan pequeñas? ) De la enseñanza de las ciencias a través de modelos matemáticos del ECAMM "problemas asociados a la enseñanza de la evolución en la escuela secundaria: algunas sugerencias " del programa nacional de actualización permanente.

MA TERI A LES D E A P O YO Bloque I Bloque II Bloque III

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I N T R O D U CI Ó N ¿Cuál es el origen de cada ser vivo? ¿Cuál es el organismo más pequeño? ¿Cómo esta conformado el cuerpo de los seres vivos? A lo largo de la historia estas son algunas de la s preguntas que muchas persona s han tratado de respo nder a fin de comprender la naturaleza de la vida. El esfuerzo humano dedicado a s

esolución brinde en 1838 un resultado

espectacular: la formulación de la teoría Celular, uno de los eventos cruciales para que la Biología e mpezar a su consolidación como ciencia en el mundo microscópico.

El propósito principal de la asignatura Organización Molecular y Celular de la Vida es que lo s estudiantes norma listas adquieran una comprensión mas detallada de la estructura y el funcio namie nto de los seres vivos y a l mismo tiempo de arrollen, fortalezcan y apliquen sus conocimientos, capacidades y herramientas didáctic

Todo esto orientado a promover

habilidades, actitudes, valores y una apropia ción de l conocimiento en los alumnos de secundaria. Este curso inicia con el análisis de los postulados de la teoría celular, ya que representa uno de los conceptos integradores, fundamentales de la biología. La intención principal es identificar a la célula como unidad de estructura, función y origen de los seres vivos. La célula es la unidad estructural por lo que toda ser v ivo esta formado por una o más células, de función porque las actividades de un organismo son el resultado de la suma de los procesos e interacciones de sus células independientes, y de origen porque cada célula se forma de otra preexistente.

Las actividades continúan con una revisión histórica de los descubrimientos científicos mas importantes que permitieron la conformación de la teoría, con la finalidad de que lo s e studia nte s nor ma listas comprendan que la cie ncia es u

pro ceso humano en construcción

permanente.

Algunas habilidades que se fomentan es este curso son

uscar, compartir, analizar y

discutir información. También se promueve la identificación de las relaciones entre var io s hecho s con el fin de asegurar la comprensión de lo s po tulado s de la teoría celular. Esta última habilidad puede favorecerse aprovechando los antecedentes de la genética y la evolución que se estudiaron en los cursos anteriores.

En este curso se estudia la estructura celular y cuatro de los compuestos indispensables para los seres vivos: La s p ro te ína s, los ca rb oh idra tos , lo s lípidos y lo s ácido s n uc le icos . Se revisan algunos procesos donde intervienen las biomoléculas y se reflexiona acerca de su impor ta ncia para el origen y la co ntinuida d de la vida. Estos contenidos disciplinar ios son alguno s de los antecedentes básicos para las asignaturas de Va r ia b ilid a d y Ad a p ta c ió n d e lo s s e re s v iv o s y la c o n t in u id a d d e la v id a : Va ria ció n y he re n cia . Después de identificar varias propiedades básicas de las células, los estudiantes las comparan con las características de los virus, identifican semejanzas y divergencias para analizar algunas teorías

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sobre el origen de estos, también examina y reflexiona

cerca de su impor ta ncia para el ser

humano. El tratamie nto del tema de los virus permite, ademá s, promover el escepticismo informa do, el pensamiento

racional y

formular preguntas, conjeturas y explicaciones

razonadas.

En esta asignatura los maestros alumnos profundiza n en e l conocimiento de las funciones a partir del estudio de la mitosis y la meiosis, procesos de división celular que posibilitan la transmisión del material gené tico y perpetración de la mayoría de

especies conocidas. Conocer esto s

fenómenos es importante para comprender la reproducción. Asimismo, los estudiantes desarrollan prácticas de laboratorio donde compruebe n los procesos celulares, y de esta forma se promueven las habilida des y actitudes como la búsqueda de información, el pensamiento

racional,

la

observación,

el

escepticismo

informado,

la

formulación

de

explicaciones e hipó tesis y el conocimiento científico.

También se estudia la fotosíntesis y se retoma el tema de la respiración celular, con el propósito de comparar ambos procesos, identificar relacione fisiológicas y comprender mejor el proceso vital que se desarrollan en los organismos.

Dentro de las actividades aquí descritas se destaca la observación microscópica de los cloroplasto s, y estomas. Mediante el desarrollo

de est s actividades se promueven

habilida des ta les como registrar información, investigar, comparar, sistematizar, exponer, discutir, socializar y obtener conclusiones generales.

En esta asignatura se incluyen actividades para conoce las ideas previas de los alumnos de la escuela secundaria acerca del concepto de célula y de su estru tura, también se analizan algunos errores conceptuales en Biología referidos a la evolución, pasos en que los alumnos encuentran difíciles para representarlos mentalmente, en esta par e laboran estrategias didácticas que mejoren su practic

los futuros do centes revisan y docente.

Y finalmente que durante el curso se promueva e n los estudiantes normalista s el desarrollo y fortalecimiento de valores y actitudes como la autoestima, el reconocer la importancia de prevenir daños a la estructura y el fun onamiento del cuerpo, el respeto por los otros seres vivos y la responsabilidad por su perseverancia.

ORI ENTACI ONES DI D ÁCTI CAS GEN ERA LES Estas orientaciones tienen como propósito contribuir a logro de los objetivos del curso y a que las actividades de enseñanza y de aprendizaje respondan a las características del enfoque del plan 99 desde el cual se estudia en esta modalidad mixta de Licenciatur en Secundaria. A continuación se destacan algunos aspectos básicos a tener en cuenta en el tratamiento d los contenidos del curso, en el análisis de las lecturas de los materiales de estudio y las actividades de indagación que los estudiantes realizaran dentro y fuera de la Escuela Normal, con la idea de vincular

temas con situación significativas de

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los alumnos.

1.-El curso es totalmente de actualización y reforzamiento profesional para los maestros alumnos, con la idea de que comprendan el significado

la importancia de los procesos ce lulares, e s

fundamental que los doce ntes que imparte el semestre e tén totalmente v inculados entre si con la finalidad de mejorar los procesos escolares y a lcanzar lo s propósitos con mayor significado tal como lo propone el plan 1999, pues este curso será subsiguiente de otros por venir en semestre posteriores.

2.-Es importante propiciar en los estudiantes de manera s

ca la reflexión sobre la s

estructuras de que están formados lo s seres vivientes, como pa te esencial de este curso, al a nalizar con toda prefundida el estudia nte llegara a la co nclusión que las asignaturas anteriores y posteriores con esta están to talmente eslabonadas y son determinantes en su preparación y formación profesional en la especialidad. 3.- El tratamiento de los temas del curso implican revisi nes de aportes teóricos diversos de acuerdo al punto de vista de los diferentes autores, aquí es importante que el alumno normalista llegue a conclusiones especificas de los temas abordados diferentes puntos de vista, con e l propósito de que lo

el curso promueve con esto

estudiantes desarrollen habilidades

para comparar distintas perspectivas de estudio y para usar su propia hipótesis como herramienta de análisis de la realidad del alumno de secundaria.

4.- Es claro destacar que los contenidos de estudio cobran ma

r relevancia y sentido si se relacionan con

las experiencias de los estudiantes.

5.- El curso promueve la observación, la experimentación, la comparación y el diálogo con lo s integrantes del grupo con la finalidad de for ta lecer las conclusiones a que se lleguen en el tratamiento de los diferentes temas abordados durante

transcurso de l semestre. Estas

actividades fueron preparadas de forma sencilla con e l propósito de inducir al a lumno en el a specto

formativo

donde

le

per mita

registrar

de

interpretaciones de la informa ción. De ninguna manera

ma ner a

ordenada

datos

e

eben confundirse este tipo de

actividades con una exploración científica y rígida. Se trata de promover en los estudiantes el interés por indagar y el use de las herramientas básicas para obtener información, así como la capacidad de interpretarla s.

6.- Es conve nie nte pr opiciar la lectura de textos, ya que es importante para la adquisición de conocimientos y poder estar en condiciones de entab

una discusión con argumentos,

por e sta razón e s significativo la elaboració n de sínt sis, ensayos breves, prácticos demostrativos, la visita a un laboratorio de biología, es conveniente que los alumnos y su asesor seleccionen algunas películas o documentales que tengan relación con el programa.

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CRI TERI OS P ARA LA EVA LU ACI ÓN DEL CURS O Es pertinente que el maestro de la asignatura acuerde

sus alumnos desde el inicio del

curso el criterio o formas de evaluar durante el semestre, de esta forma todos podrán orientar su desempeño según los compromisos establecidos. La evaluación tiene que ser congruente con el enfoque del programa, los propósitos educativos y las actividades de enseñanza. Para evaluar puede aprovecharse la v aloración de los argumentos que lo s alumno s expresen en clase, las preguntas que formulan, su inte individuales y por equipo, sus controles de lectura y trabajos experimentales e indagaciones realizadas, si

ención efectiva en los trabajos saltar de manera importante sus aplican pruebas escritas, de

preferencia deben plantear retos a los estudiantes: e n donde aplique su capacidad de análisis, juicio critico, comprensión, relación, sínte s, argumentación etc.

Lo importante en este proceso de la evaluación es que e realice de manera permanente, se asuma como una extensión de las actividades de enseñanza y sea formativa par los estudiantes y maestros; es decir, que aporte informació n para corregir y me jorar su participación y formación profesional.

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ORGANIZACI ON DE LOS CONTENI DOS

B LO Q U EI LA TEORÍA CELULAR: I NI CI OS DE LA BI OLOGÍ A COMO CI ENCIA

BI OMOLÉCULAS : LOS

COMPUES TOS DE LA VI DA. EL CAS O ES PECI AL DE LOS VI RUS §

Teoría celular: postulados y el proceso histórico y científico para

conformación.

§

Célula: características estructurales (membrana, citop asma, núcleo, mitocondrias, cloroplastos y cromosomas)

§

Biomoléculas: proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucl icos.

§

Los virus: importancia para el ser humano.

BI BLI OGRAFIA BÁS I CA Los antecedentes y procesos históricos de la Célula Saber biología la vida en una palabra de Robles y Arec iga “Como se descubrió y conoció la célula" Biología 2 de Trejo, Cruz y de Hita Montana "Los Carbohidratos" 2a. Edición de Maria de los Ángeles Gama Fuertes

B I B LI OGRAFÍ A COMP LEMEN TARI A

"Biología celular y molecular" De Robertis, Eduardo M. F. "Virus: entre la vida y la muerte" Rubio Godoy, Miguel y Elva Escobar Briones

ACTI VI D AD ES S UGERI D AS

I-De manera individual, hacer la le c tu r a d e lo s a n t e c e d e n te s y p ro ce s o s h is t ó rico s d e la c é lu la : S a b e r b io lo g ía la v id e e n u n a p a la b r a d e R o b le s v Are ch ica y realizar las siguientes actividades;

A).-Realizar una línea de l tiempo co n los investigadores que realizaron importa ntes aportaciones, al estudio de la célula.

B).-Compartir con el grupo, mediante una mesa redonda, en donde escenifiquen a cada uno de biólogos. Discutan los trabajos y la impor tancia de la

contribucio nes de los científicos para el

estudio y los avances biológicos de la humanidad.

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C.-Formar equipos para de manera objetiva explicar cada uno de los postulados de la teoría celular, considerando los tres apartados fundamentales escribiendo los siguientes apartados de análisis:

P ost ula do s

D es cr i pcio n

Ej e mplo s

Apo r te Pe r so n a l

U n id a d a n a t ó m ic a U n id a d f is i o l o g ic a U n id a d d e o r ig e n

D).-Forma binas y redacta un escrito y entrégaselo a tu asesor como producto de este tema, auxiliate de dibujos, esquemas, línea del tiempo donde destaques los siguientes:

§

Las aportaciones de Leeuwenhoek, con lo referente a la observaciones de la célula

§

¿por que se dice que la teoría celular ha evolucionado?

§

Destaca los avances tecnológicos que hicieron posible

estudio mas detallado de la célula

II.- A. - Elabora en tu cuaderno mediante un cuadro de conceptos y organiza las siguientes concepciones:

PROCARIONTE,EUCARIONTE, LA CÉLULA. UNIDAD FUNDAMENTAL,

VIDA,

"TEJIDOS, ORGANOS Y SISTEMAS",

EL DESCUBRIMIENTO DEL MIOCROSCOPIO, SCHLEIDEN Y SCHWANN,

LOS SERES VIVOS,

LEEUWENHOEK,

HOOKE,

POR LO MENOS DE UNA CÉLULA, PRIMER PRINCIPIO DE LA TEORÍA CELULAR, DISTINTOS TIPOS DE CÉLULAS, es, de la, se conoció por, generalización propuesta po a, constituye, están constituidos,

ya que, en humanos da lugar a, gracias

formados por, que pueden ser

B.- Forma equipos de trabajo y utiliza rótulos fosforesce tes y pégalos en un rotafolio como consideres que queda mejor el análisis conceptual de la actividad ant rior y pasen a explicar a los integrantes del grupo.

REFLEXI ON ES : ¿SABIAS QUÉ? Las bacterias son células procariontes. Algunas fermentan el vinagre, el tepache, el pulque y

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otras agrian la leche. También hay bacterias que produ en enfermedades como el cólera, pulmonía, lepra, fiebre tifoidea, sífilis, gonorrea y tuberculosis.

C.-Investiga y elabora de manera individual un álbum con las bacterias anteriormente señaladas.

D).-Completa el siguiente cuadro, donde destaques, los ben ficios o trastornos ocasionados a la humanidad por las células procariontes que investigaste: auxiliase en la lectura de "co m o s e d e s cu b rió y co n o ció la c é lu la " de biología 2 de Trejo, Cruz y de Hita Montano

B a c t e ria o c é lu la

B e n e f ic io s a l h o m b re

Tr a s t o rn o s a l h o m b re

p ro c a r io n t e

F).-Investigue y elabore de forma individual un cuadro comparativo en donde dibuje y destaque las características de células eucariontes y procariontes

Cé lu la

D ib u jo

Ca r a c t e rís t ic a s

Eucariontes

Procariontes

G) Comente en un plenaria, sus investigaciones en cuanto a diferencias y funciones de los diferentes organelos que presentan estos tipos de célu as.

H) Forme equipos y utilice su imaginación para elaborar

n memorama, una lotería,

serpientes y escaleras, vagón de la ciencia, otros que consideren al interior del grupo, tomando en cuenta los siguientes conceptos: Célula, membrana, citoplasma, núcleo, mitocondrias, cloroplastos, cromosomas, biomoléculas, proteínas, carbohidratos, Lípidos, ácidos nucleicos, virus, microscopio, eucariontes, procariontes,

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ADN, vacuolas, fotosíntesis

H) Como experiencia de aprendizaje elabora una célula animal o vegetal. Utilizando el siguiente

MATERI AL: §

Grenetina natural (2 cucharadas soperas)

§

1/2 litro de agua

§

Popotes cortados y pintados

§

Cáscaras de nuez, chincharos, tamarindos, etc.

§

Capa delgadas de zanahoria

§

Botones de diferentes formas, tamaño y tamaños

§

Plastilina de colores

P R OCED I MI EN TO: a).-Pon a hervir el 1/2 lit ro de agua b).-Diluye las dos cucharadas soperas de grenetina en agua fría (aproximadamente 1/4 de vaso)

c).- Cuando el agua haya herv ido, baja la intensidad del fuego, vierte la grena tina disue lta de dere cha a izquierda pasta que quede bien incor porada ( 5 minutos aproximadamente)

Ch).- Vacía la mezcla en un molde circular y déjela enfriar

os 15 0 20 minutos.

d).- Después de ese tiempo, cuando empieza a cuajar , acomo da los ma teriales que e legiste para los orga nelos, e incluso, pue des formar

a membrana con estambre o

plastilina

e) Mete el molde al refrigerador para que cuaje por co pleto

f) Muestre y explique al grupo, como quedo su modelo.

Reflexión: Comente en plenaria lo siguiente: Los modelos celulares elaborados por los integrantes del grupo, ¿Que tanto representan lo qué es realmente una célula? ¿Por qué?

J ) : EXP ERI ENCI A D E APRN D I ZAJ E ¡Observemos las paredes celulares!

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P R OP ÓS I TO: Observar la forma y el grosor de las paredes celulares de raíz de cebolla

MATERI AL: §

Cebolla, sal, safranina

§

Microscopio, portaobjetos, cubreobjetos, vidrios de reloj, navaja, pinzas, pincel y azúcar.

P R OCED I MI EN TO 1. Con la navaja prepara ruidosamente una capa de la cebolla 2. Desprende la capa delga da que cubre la cebolla y co lócala en un vidrio de reloj. 3. Pon en e l vidrio reloj un gramo de azúcar y en o tro un gramo de sal. En cada caso. Agrégale una gota de safranina. Coloca encima el cubreobjetos. 4. C orta un trozo de la capa de lga da de cebo lla y coló calo e n un portaobjetos; agrégale una gota de safranina. Coloca encima el cubreobjetos. 5. Observa al micro sco pio la preparación en las células las tr es partes principales: membrana, citoplasma y núcleo. 6. Dibuja en tu cuaderno lo observado e indica cada una de sus partes. 7. Retira de l microscopio la preparación, levanta el portaobjetos y, co n ayuda del pincel, coloca el fragmento de tejido dentro de la solución de sal; espera cinco minutos. 8. Coloca nuevamente el fragmento de te jid o en el portaobjetos y observado en el microscopio. 9. Dibuja en tu cuaderno lo que hayas observando. 10. Compara la forma de la célula con la forma que tuvieron e n la primera observación. §

Describe las diferencias que encontraste en las célula durante las dos observaciones.

11.- Vuelve a retirar el tejido y colócalo ahora en la sol ción azucarada; espera cinco minutos 12.- observa nuevamente el tejido al microscopio. 13.- Dibuja en tu cuaderno la forma de las células.

REFLEXI ÓN Forme equipos y discuta y analice lo siguiente:

§

¿Qué parte de la célula sufrieron modificaciones en cada solución?

§

¿Cuál fue la paste de la célula que no se modifico en la sol ción?

§

¿A qué cr ees que se de bie rón lo s ca mbios? Elabo ra una hipó tesis que lo explique.

Expongan en plenaria sus respuestas ante el grupo y lleguen a conclusiones generales, se entrega un reporte de la práctica al asesor.

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III.- Identificación de compuestos orgánicos en los seres v vos. Los seres vivos o sus productos están formados pr incipalmente de compuesto s orgánicos, como los CARBOHIDRATOS, LÍPIDOS Y PROTEÍNAS. Los carbohidratos como el almidón se identifican con el reactivo de lugol (solución de yodo) de color ámbar, que a l contacto con el almidón cambia de coloració n a a zul marino.

La glucosa se identifica con los reactivos de Fehling

Benedict de color azul, que al

combinar se con el azúcar se reducen cambiando un preci itado de color azul por naranja o rojo. La solución de Benedict contiene sulfato de cobre, el cual es reducido a óxido cúprico por la a cción de ciertos grupos de moléculas de azúcar. La coloración varia desde un color verdoso (cuando la concentración de azúcar es baja) hasta un rojo ladrillo (cuando la concentración de azúcar es elevada). Para identificar a los lípidos coma los que se encuentran e n los aceites vege tales (de girasol, cartamo, maíz), se tiñen con el colorante sud

III, observándose glóbulos de grasa

de color naranja o rojo.

Las proteínas, como la albúmina de la clara de huevo, al combinarse con el ácido nítrico dan una coloración amarilla (reacción xantoproteica). También se puede identificar con el reactivo de Biuret dando una coloración lila o morada.

A).-Forma binas e identifica mediante reaccio nes químicas especificas algunos compuestos orgánicos en diferentes alimentos.

MATERI AL

1 sopor te universal mechero gradilla 6 tubos de ensaye pinzas para tubo I vaso de precipitado de 500 ml. 1 mor tero, 1 pr obeta de 10 ml. 2 goteros. reactivos de Fehling o Benedict, lugol (solución de yodo), Sudan III,

t o ácido nítrico,

azúcar, jugo de fruta natural, almidón, papa cocida, aceite vegetal, clara de huevo.

P R OCED I MI EN TO. 1. Marca 6 tubos de ensayo co n las letras A a la F. En e l tubo de ensayo A prepara una solución de almidón con agua, agrega 3-5 gotas de lugol y observa la reacción.

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2. En el tubo de ensayo B vier te una solución de papa molida con agua, agrega 3-5 gotas de lugol y observa la reacción.

3. En un tubo de ensayo C prepara una solución de azúcar con agua (3 ml) y agrega 1 ml. de reactivo de Fehling o Benedict, colóca lo a ba ño Maria par 10 minutos y observa la reacción.

4. En e l tubo de ensayo D a 3 ml. de jugo de fr uta a grega

ml. de reactivo de Fehling o

Benedict, ponlo a baño Maria por 10 minutos y observa la reacción.

5. En e l tubo E a 3 ml . de clara de huevo agrega de 3-5 go tas de ácido Nítrico (evita poner el ácido en contacto con la piel). Observa la reacción.

6. En el tubo F a 3 ml. de ace ite vegetal agrega 3-5 gota s de Sudan III y observa la coloración de las gotas de grasa.

En la siguiente tabla registra tus observaciones y los cambios que se generaron en cada uno de los tubos.

TAB LA D E RES U LTAD OS

T . EN S AYO

S US TAN CI A + REACTI VO

1

Almidón + lugol

2

Papa almidón + lugol

3

Azúcar + reactivo de fehling o Benedict

4

Jugo de fruta + reactivo de

O B S ERVACI ONES

fehling o

Benedict 5

Clara de huevo + ácido cítrico

6

Aceite vegetal + sudan III

B).-Forma equipo s y socializa la práctica anterior para en regar un reporte de los siguientes cuestionamientos:

1. ¿Que otros alimentos pue den tener a lmidón y, por lo tanto, reaccionar con el lugol?

2. ¿Que carbohidratos contiene la papa?

3. ¿Que indica si hay reacción en el tubo 2 con reactivo de Be edict?

4. E n e l tubo 4, ¿ que tipo de compuestos orgánicos están presentes en el jugo de frutas?

5. En el tubo 5, ¿Que indica la reacción con el ácido nítrico?

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6. ¿Que moléculas orgánicas presentes en el aceite vegetal rea ionan con el Sudan III?

C).- En forma individual y, en base a la le c t u r a d e l lib ro d e B io lo g ía b io g é n e s is y m icroo rga nism o s 2 Ed ició n d e Ma r ia d e lo s Án ge le s Gam a Fue rte s lo s ca rbo h idra to s, completa la siguiente tabla escribiendo las pr incipales funciones

destacando tus propios puntos de vista, de

los siguientes carbohidratos:

De N o m b re d e l c a rb o h id ra t o s

Fu n c io n e s p r in c ip a le s

su

s o b re

p un t o la

de

v is t a

im p o rt a n c ia d e

lo s c a rb o h id ra t o s p a r a lo s s e re s v iv o s Desoxirribosa Glucosa Ribosa Sacarosa Almidón y glucogeno Celulosa Lactosa Fructosa Mucopolisacaridos Quitina

D).- Conforma equipos de trabajo e investiga de que manera se constituyen y cuales son las principales funciones de Lípidos (grasas), Proteínas y ácidos nucleicos considera el siguiente cuadro para el análisis de los trabajos:

Nombre de las biomoleculas

Estructura

Funciones Principales

Proteínas Lípidos o grasas Ácidos Nucleicos

E) En ba se a lo consulta do, de a conocer a l grupo su i dagación y lleguen a conclusiones generales, entreguen un control de lectura, al asesor del grupo

III.- A).-Desarrolla de manera individual una investigació n y elabora un álbum con 10 virus, donde describas las características y destaques las en

dades que producen. Los

siguientes lo pueden servir de base para tu trabajo: a d e n o v iru s , p a p ov a v iru s , v ir u s d e l h e r p e s ,

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v ir u s d e la v ir u e la , e n te ro v ir u s , r in o v ir u s , t o g a v iru s

iru s d e la r a b ie s re trov ir u s

B ) . - Realice un foro con especialistas e n la mate ria, en do de se destaquen las principales causas, los cuidados y las consecuencias de la presencia de los virus en el ser humano.

C).- Forma equipos para la siguiente actividad demostrativa "de la forma de los VIRUS T odos los virus presentan una estructura muy sencilla y similar. En es

activida d aprenderás a hacer un

modelo del tipo mas común de virus: el virus bacteriófago, y analizaras por que los virus no se consideran seres vivos.

P R OP ÓS I TO Como elaborar un modelo de virus

MATERI AL Tornillo de 1 1/2 pulgadas, 2 tuercas para tornillo de 1 1/2 pulgadas, 1 pedazo de alambre de cobre de 28 cm. de largo tijeras.

P ROCEDI MI EN TO:

1).- Mira el siguiente esquema de un virus bacteriófago amp iado 260 000 veces 2).- Observa las partes del virus que están en el esquema. ara pacer el modelo del virus, enrosca las dos tuercas en el tornillo de l 'l2 pulgadas y apriétalas tanto como puedas. 3).- Corta el alambre de 28 cm. exactamente por la mitad. 4).- Enrolla los dos alambres alrededor del tornillo, en el extremo opuesto a la cabeza, de tal manera que el tornillo quede en el centro. 5).- Dobla los cuatro extremos del cable, para que queden similares a la figura Compara tu modelo con los demás del grupo y observa el primer esquema del virus, con los que realizaron en el grupo. ¿Qué le falta para ser semejante al del esquema? ¿A qué estructura del virus corresponde la cabeza del tornillo? ¿Y las tuercas? ¿Qué estructura consideras que le ayuda a penetrar al inte or de las células?

D).- desarrolla de manera individual "los vírus son seres vivos" Guíate en los siguientes cuestionamientos:

§

¿Qué es lo que hay en el interior de la capside de un viru

l tiene organelos?

§

¿Con qué estructuras lleva a cabo todas sus funciones?

§

Los virus solo contienen en su interior ARN y ADN. ¿Re erda la función que tiene el ARN dentro de la célula? Anótala.

§

¿Funciona el ARN igual en el interior de la célula que

el interior del virus? ¿Cómo funciona en el

vírus?. §

Ahora en base a la información que obtuviste y en el análisis anterior, di en que difieren un virus de una célula.

15

§

¿Qué tienen en común los virus con otros organismos?

§

¿Por que se consideran que los vírus no son organismos vivos?

§

Finalmente compara tus conclusiones con las de tus com añeros y entreguen un informe al asesor.

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B LOQU E I I FUNCI ON ES CELULARES : MI TOS I S , MEI OS I S , RES PI RACI ÓN Y FOTOS I NTES I S

B I B LI OG RAFÍ A B ÁS I CA

"e l c it o p la s m a " De Ma rav illa s d e la Bio lo g ía d e Ma rt ín e z , Co r te s y Lu ja n "Lo s c lo ro p la s t o s y la fo to s ín te s is " d e B io lo g ía 2 , d e Tre jo , Cru z y Mo n ta n o "El N ú cle o y la d iv is ió n ce lu la r " B io lo g ía 2 d e A n dra de y Po nce ; Mito s is

B I B LI OGRAFÍ A COMP LEMEN TAR I A "Estructura de la célula: la organizacion de la vida" Sherman, Irwin W.

"Células y tejidos" y "Energética celular" Ville, Claude A.

ACTI VI D AD ES S UGERI D AS A).- De manera individual desarrolle la lectura "e l cito p la s m a " d e Ma ra v illa s d e la B io lo g ía d e Ma rt ín e z , C ort e s y Lu ja n , en donde destaque cual es la función primordial de la respiración celular y cuales so n los organelos que la rea lizan. Ademá s que productos generan con esta función vital de los seres vivos y complemente su trabajo investigando los tipos de respir ación que existen y de ejemplo de seres vivos que realizan cada uno de estas funciones.

B) Mediante una exposición, en plenaria de a conocer sus conclusiones ante el grupo y entregue un reporte de su trabajo.

C)

Forma equipo s para

compro bar , como

lo s or ganismos,

anto

autótrofos como

heterótrofos, eliminan dióxido de carbono y vapor de agua mediante la RESPIRACION. Con la siguiente actividad:

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LI B ERACI ON D E D I ÓXI D O D E CAR B ON O Y VAP OR D E AGU A

P R ÓP OS I TO: Observar la producci6n de dióxido de carbono por parte de los seres vivos Material

§

Recipiente con agua de cal, popote, pedazo de cristal. Termómetro.

Procedimiento: §

Introduce el popote en el agua de sal

§

Sopla fuertemente por el extremo libre del popote

§

Saca el popote y observa lo que sucede en el agua de cal

§

¿Qué cambios observas? Escríbelos en tu cuaderno de notas

4.- Sopla con fuerza en el pedazo de cristal

§

¿Qué se forma en el?

5- Sopla con fuerza el bulbo del termómetro

§

¿Que sucedió con el nivel de mercurio del termómetro?

REFLEXI ÓN .

En equipos responde las siguientes preguntas: §

¿En qué parte de nuestro cuerpo se forma el bióxido de carbo no y el vapor de agua?

§

exponga sus respuestas ante el grupo y lleguen a conclusiones generales.

A) .- Forma bina s y apoyote en la lectura de "Lo s clo r o p la s t o s y la f o t o s ín t e s is " d e B io lo g ía 2 , d e Tre jo , Cru z y Mo n ta no , para realizar la siguiente actividad:

EL EFECTO D E LA LU Z EN LA FOTOS I N TES I S Introducción: Los organismos autótrofos captaran la energía luminosa por medio de la fotosíntesis, conv irtiéndola en e nergía química co n CO

y el H 2 formando moléculas ricas en

energía coma la glucosa y desprendiendo oxígeno.

6CO2 + H2O

LUZ

C6H 12O6 + 6O2

P r o b le m a a re s o lv e r ¿Afecta la diferente longitud de onda de la luz (color) a la

18

fotosíntesis?

Hip ó t e s is . Si la diferente longitud de onda de la luz tiene disti ta energía, entonces a mayor energía mayor fotosíntesis.

B).- En forma individual realiza un esquema de las fases del proceso de la fotosíntesis. Utilizando materiales que consideres necesarios para e

trabajo se lo propone, unicel,

plastilina cáscara de huevo, rotafolio, etc.

C) Preséntalo al grupo y monta una exposición con los trabajos realizados.

A).- Para desarro llar la siguiente a ctividad puedes forma equipos y auxiliarte el la lectura "El Nú cle o y la d iv is ió n ce lu lar " de Bio lo g ía 2 d e An d ra de y Po n ce ; Mit o s is Modelo de las fases de la mitosis

1. Busca ma teriales que te pueda n ser útiles como (co tonentes, pegamento , clips, plastilina y palillos)

2. Haz un diagrama de cada una de las fases de la mitosis y un proyecto de como construirías un modelo en cada fase. 3. Ahora construye tu modelo. Después de realizarlo, exponlo en clase y pregunta a tus compañeros si pueden identificar las fases que represe aste.

§

¿Que respuesta obtuviste?

§

Si algún de las fases fueron difíciles de identificar

n el modelo, l que harías para que

tu modelo fuera mas claro? Fundamenta tus respuestas. §

¿Que estructuras debe incluir un buen modelo de mitosis?

B) Aplica tus conocimientos, de manera indiv idual cont sta la siguiente tabla y la s siguientes cuestiones apoyándote en la lectura de "El Nú cle o y la d iv is ió n c e lu la r " d e Bio lo g ía 2 d e A n d r a de y Po n ce Me io s is Calcula el numero de haploides y diploides §

La siguiente tabla muestra los numeros de haploides y diploides de alguno s organismos.

Completala. Or g a n is m o s

N u m e r o d e h a p lo id e s

Ameba

25

Chimpancé

24

Lombriz de tierra

18

Helecho

N u m e ro d e d ip lo id e

1010

19

Hámster

22

Gusano de seda

56

Humano

46

Cebolla

13

§

¿Cuáles son los números haploides de las plantas enlistada en la tabla?

§

¿Cuáles organismos diploides se acercan más al número de l s humanos?

§

¿Por qué el numero dilploide es siempre constante para cada organismo?

§

¿Cuále s

son

los

organismos

haploide s

y

diploide s

que

encon

ste

má s

sorprendentes? §

¿Por qué?

D) Integre estos organismos a su álbum y agréguele los nombre científicos de cada organismo y lo que considere importante de estos seres vivos.

E) Exploremos Forme binas y simule la recombinación genéti a. Necesitas: plastilina de dos colores diferente.

P R OCEDI MI EN TO: 1. Haz el modelo de un cromosoma de cada color de plas ilina. El cromosoma debe verse como los cromosomas duplicados al principio de la meiosis. 2. Usando tus dos cromosomas de plastilina, modela los

sos de la meiosis como se observa

en el esquema de la lectura. 3. Repite el paso 2, incluyendo el entrecruzamiento en la profase I §

¿Cuál es la importancia del entrecruzamiento genético en la formación de gametos?

§

¿porqué se necesaria la meiosis en los organismos que se repr

cen sexualmente

20

B LOQU E I I I "BI OMOLÉCU LAS CÉLULAS, SU ENS EÑANZA Y APRENDI ZAJE EN LA ES CUELA S ECUNDARI A

§

Ideas de los alumnos: concepto de célula y de su estructura. Cómo trabajar con las ideas previas.

§

Errores conceptua les e n bio lo gía referidos a la evolución y estrategias para mejorar el trabajo docente

BI BLI OGRAFIA BAS I CA El ta m a ñ o d e lo s s e re s vivos, cé lu la s y m o lé cu la s ( I) " La e ns e ña nz a de las c ie ncia s a trav é s de m od e los m a te m á ticos de l ECAMM I I " El t a m a ñ o d e lo s s e re s vivos, cé lu la s y m o lé cu la s ( I I ) " La e n s e ña n z a d e las cie n cias a tra v é s de m od e los m a te m t ico s de l ECAMM. ¿ El p or q u e la s cé lu las s o n ta n pe q ue ñ as ? ) De la e n se ñan za de las c ie nc ia s a trav é s de m od e los m ate m á ticos de l ECAMM Pro ble m as a so ciado s a la e nse ñan za d e la e v olu ción e n la e s cu e la s e cu n d a ria : a lg u n a s s u g e re n cia s del programa nacional de actualización permanente.

B I B LI OGRAFÍ A COMP LEMEN TARI A “Qué ta n pequeño lo muy pequeño" Correo del Maestro, num. 21 Uribe y Ferrari "Respirar ¿eso es inhalar o no? Jornual of Biological Education

ACTI VI D AD ES S UGERI D AS P ARA EL B LOQU E I I I Biomoléculas células, su enseñanza y aprendizaje en la escuel secundaria.

A).- En forma individual, desarrollaras tu intuición sobre el tamaño de algunas

structuras

que se estudian en la biología "biomoléculas y células", usando tus conocimientos previos que utilizas de forma cotidiana, realiza las actividades sobre el mundo microscópico de la lectura: "El t a m a ñ o d e lo s s e re s v iv o s , cé lu la s y m o lé c u la s ( I ) "Ve la e n s e ñ a n z a d e la s c ie n c ia s a t ra v é s d e m o d e lo s m a t e m á t ica s d e l EC AMM" B).- Reunte por parejas y en base a los siguientes cuestionamientos, realiza un escrito donde destaques lo siguiente:

§

¿Cuántas veces es más grande el pez que la hormiga?

21

§

¿Cuántas veces es más grande el perro que la hormiga?

§

¿Cuántas veces es más grande el árbol que el pez?

§

¿Cuántas veces es más grande el árbol que la hormiga?

§

¿Cuántas veces es más grande el hombre que el perro?

§

¿Cuántas veces es más grande el hombre que el pez?

§

¿Cuántas veces es más grande el hombre que la hormiga?

Utiliza la escala que presenta la lectura y apoya tu t abajo con dibujos de los seres vivos estudiados y anéxalos a tu álbum.

C).- De n a cono cer su traba jo al inter ior del gr upo y lleguen a conclusio nes de tipo general sobre esta actividad.

D).- En la siguiente actividad seguirás desarrollando ideas sobre el tamaño de algunas estructuras vivientes del mundo microscópico, auxilias en la lectura: "e l t a m a ñ o d e lo s se re s vivos, c é lu la s y m o lé cu la s ( I I ) " d e la e n s e ñ a n z a d e la s c ie n c ia s a t r a v é s d e m o de lo s m a te m á tico s d e l EC A MM. Utilizando la escala que marca la lectura anterior y c

tinuando con el trabajo por parejas

conteste e ilustre los siguientes cuestionamientos:

§

¿Cuántas veces es más grande el virus que la molécula?

§

¿Cuántas veces es más grande la bacteria que la molécula?

§

¿Cuántas veces es más grande la célula que la bacteria?

§

¿Cuántas veces es más grande la célula que el virus?

E).-Forme equipos y elabore en una cartulina las escalas utilizadas para las actividades a nteriore s, en donde se desta caron las dimensiones de: de átomo s, moléculas, virus, bacterias, células, y las mediadas de algunos animales y plantas. El presente ejercicio colóquelo en el salón de clases.

A) En e sta actividad formaras equipos para mostrar como se calcula el numero de aumento que un microscopio puede producir y, con esto, relacio

os el tamaño real y el tamaño

aparente, apoyase en las ideas previas en los ejercicios que se enumeran el la lectura "aumento de un microscopio " d e

la e n s e ñ a n z a d e

la s c ie n c ia s a t r a v é s d e

m o de lo s

m a te m á tico s de l ECAMM. Y llegue a co nclusiones finales exponiendo en plenaria sus conclusiones, ¿menciona si co n e l microscopio descr ito a nteriormente puedes observar virus? Argumente sus respuestas y délas conocer al grupo.

B) En forma individual realice la actividad ¿el por qué las células son tan pequeñas? Siga el desarrollo de los ejercicios de ¿el por qué las células son ta n pequeñas?) "De la e n se ñ an z a d e las cie ncias a tra vé s de m ode los m a te m áticos d e l ECAMM.

22

C) Discuta con sus compañeros de grupo y lleguen a análisis y conclusiones.

D).- En esta a ctividad, forma equipos para observar el "Cre

e nto de células", es decir, los

cambios en la cantidad de células y no en su tamaño. La microbiología estudia en el laboratorio el crecimiento de microbios o microorganismos en cultivo. Estos son organismos vivie

es muy

pequeños, formados por una sola célula. Un méto do muy común por el cua l las cé lulas se reproducen y aume nta n en dos. Usaremos aquí, esta idea en una simulación para observar el crecimiento de un agregado celular. Toma una hoja de papel y corta 20 papelitos pequeños (estos ser n tus células o microbios). Vamos a suponer que se reproduce una quinta parte de estas cé lulas. Con tus papelitos forma 5 montones iguales (cada uno representa la quinta parte). Las células de uno de los montones (escoge el que quieras) se reproducirán. P ara esto, cuenta cuantos papelitos hay en ese montón y agre ga esta cantidad de nuev os papelitos al montón (es decir había cuatro células que al reproducirse por división formaran el total de ocho células). Como sabes, las células se seguirán reproducie ndo, así que tenemo s que repetir el procedimiento anterior una y otra vez. Seguiremos suponiendo que una quinta parte de las células se reproducen (a esta propiedad se le conoce como tasa de crecimiento). A continuación te da los pasos a seguir.

E) Junta nuevamente todos los papelitos. Con los papelitos que quedaron forma cinco montones más o menos iguales (cada uno representa la quinta parte). Las células de uno de los montones se reproducirán (escoge el que quieras). Cuen a cuantos papelitos hay en ese montón y agrega esta cantidad de nuevos papelitos al montón

Repite el procedimiento anterior una y otra vez y ve ll

Numero de repetición

ando la siguiente tabla:

Cantidad de papelitos agregados

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Continúan esta tabla en una hoja en blanco lo mas que

edas.

23

En la décima repetición del procedimiento que seguiste, debió haber alrededor de 100 papelitos y tuv iste que haber agregado alrededor de 20 papelitos ( la quinta parte se reproduce). Imaginemos que continuamos con este proces .

§

Cuando se llegue a tener 500 papelitos, ¿Cuántos tendrías que agregar?________________

§

Cuando se llegue a tener 1000 papelitos, ¿Cuánto tendrías que agregar?________________

§

¿Por qué agregas cada vez una mayor cantidad de papelitos?________

E).- Discuta ante el grupo sus conclusiones y análisis y entregue un reporte por escrito a su asesor

A). - Elabore en su cuaderno de conclusiones una tabla, enli ando las ideas equivocadas de los niños sobre la evolución y explicando por que son erróneas. Apoyase en la lectura "proble m as as ocia dos a la e nse ñan za de la e v olució n e n la e s cu e la se cund aria : a lgu n as su ge re n cias " del programas nacional de actualización permanente.

IDEAS DE LOS NIÑOS

POR QUE ESTA EQUIVOCADA

B).-A continuación haga un recuento de sus experiencias en e salón de clases, y enliste en su cuaderno las ideas erróneas sobre la evolución que mas frecuentemen e ha escuchado entre sus alumnos.

24

MATERI ALES

DE

AP OYO

25

26

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

B LOQUE I LA TEOR Í A CELU LAR: I N I CI O S D E LA B I OLOGÍ A COMO CI EN CI A, B I OMOLÉCU LAS : LOS COMPU ES TOS D E LA VI DA. EL CAS O ES P ECI AL D E LOS VI RU S

§

Teoría

celular: postulados y el

proceso histórico y científico para su conformación. §

Célula: estructurales

características (membrana,

Citoplasma, núcleo, mitocondrias, cloroplastos y cromosomas) §

Biomoléculas: carbohidratos,

proteínas, lípidos

y

ácidos

nucleicos. §

Los virus: importancia para el ser humano.

27

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

UN I DAD 2

LA CELULA

¿Las células requieren de energía para ¿Cuánto se del tema?

funcionar? ¿De donde la obtienen? ¿Como la usan?

Según tus conocimientos obtenidos con anterioridad, ¿cual es la importancia de las

¿Las células se reproducen? ¿Por que si o porque no?

células en tu organismo y en el de todos los seres vivos?

1.

¿Por qué?

CON CEPTO D E CÉLU LA

¿Las células se nutren? ¿Sabes como lo hacen? Si no lo sabes,

D ES ARROLLO

HI S TÓRI CO

D EL

La mayoría de las células son tan pequeñas que no podemos distinguirlas a simple vista.

elabora una hipótesis al respecto.

28

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Por ello, en la antigüedad, el hombre no

vez habían estado vivas. Hooke fue el

sabia que tanto su propio cuerpo como el

primero e n u tiliz a r , el término célula

cuerpo de otros seres vivos (plantas y animales)

OB S ERVACI ON

Estaban formadas por células. Fue hasta el

MI CRO S COPI COS

siglo

Le e u w e n h o e k)

xx,

gracias

microscopio, observarse

a

la

cuando células

de

invención

del

empezaron

a

organismos

muy

diversos.

DE ( Lo s

S ERES

tr a b a jo s

de

Le e u w e n h o e k (1632-1723),

An t o n Va n

con el u s o del microscopio. S im p le (de una so la lente) elaborados por

LOS

TRAB AJ OS

DE

H OOKE,

el mismo, de s cu brió los

glóbulo rojos

LEEW EN HOEK, S CHI OI D EN , S CHW AN Y

(células de la sangre) Los espermatozoides

VI RCHOW

Diversos protozoarios a los cuales llamo "animálculos y algunas bacterial inclusive.

El concepto de célula se ha desarrollado

Leeuwenhoek fue el primero en observar

progresivamente, gracias a los trabajos de

células vivas.

muchos

Sin embargo ni Leeuwenhoek, Hooke ni

investigadores,

tanto

de

siglos

anteriores como del siglo xx.

otros investigadores de su época llegaron a,

El cuadro siguiente resume los trabajos de

la conclusión de que los seres vivos están

los principales investigadores anteriores al

formados por células.

siglo xx.

Ma t ía s

S c h le id e n , Th e o d o r S c h w a n y

ETAPAS HI S TORI CAS D EL D ES ARROLLO

R u d o lf Virc h o w establecieron en 1859 que

D EL CON CEP TO D E CELU LA

los seres vivos están formados por células; y que la célula es la unidad fundamental de los mismos.

Ob s e rv a c ió n d e la s c e ld illa s d e l c o rc h o Ma t ia s

( lo s t ra b a jo s d e H o o k e )

Ja c o b o

botánico

(1804-1881),

S c h le id e n

alemán,

observo

con

el

científico

microscopio muchas células de diferentes

microscopio

vegetales y algunas estructuras celulares,

compuesto (que consta de dos le n t e s) un

que hoy día conocemos como organelos

fragmento

celulares. Por sus estudios concluyo que

De corcho, q u e es la parte exterior de la

todas

c ort e z a de un árbol, y la describió formada

células.

Ro b e r t

Ho o ke

ingles,

observo

(1635-1703), con

el

las

plantas

están

'formadas

por

por infinidad de celdillas, parecidas, alas de un panal. Las llamo ".células", porque en

Th e o d o r S c h w a n (1810-1882), zoólogo y

latín, dicha palabra significa "celdillas". En

fisiólogo

realidad lo observado por Hooke, solo eran

observaciones llego a la conclusión de, que

los espacios dejados por las células de una

todos los animales están

alemán,

basándose

en

sus

formados por

29

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ células; propuso que la célula es la unidad

en 1858 que todas las células se reproducen

básica de los animales y los vegetales.

y dan origen a otras semejantes

Ru d o lf

(1821-1902),

V irc h o w

medico

alemán, con base en sus trabajos, establece

para

establecer

posteriormente

la

teoría

celular conocida con sus nombres. Dicha ce lu lar

teoría se resume diciendo que todos los

a ) ce ld illa s de corc ho o b se rv a da s p or Ro be r t

seres vivos están integrados por células y

Ho ok e ,b) m icr oor ga n is m o s

que toda célula procede de otra semejante.

fig .2 .1

An to n

p ro g re s o

de

la

te oría

o b s e rv a do

p or

V an Le e u w e n Hoe k ;C) cé lu la s de

p la n ta ob s e r v ad a s p or Ja co bo

S ch le id e n

La teoría celular de Schleiden, Schwan y

p or

Virchow sentó las bases de la teoría celular

Th e o d or S c h w a n ;e )re pro d u ct or de cé lu las

de nuestros días, la cual establece que la

o b se rv a da p o r Ru d o lf V ir cho w .

célula es la unidad anatómica, fisiológica y

: d )c é lu la s

de

a n im a le s

ob s e rv ad as

de origen de los seres vivos. Esto se explica LA TEORI A

CELU LAR D E S CHLEI D EN,

a continuación (figura 2.2).

S CH WAN Y VI RCHOW . Schleiden, Schwan y Virchow efectuaron por

separado

embargo,

sus

investigaciones .

Sin

sus descubrimientos sirvieron

30

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

construcciones con muchas habitaciones. Ahora bien, igual que una habitación esta limitada 6 ) . ES TRUCTU RA D E LA CÉLU LA TÍ PI CA

por

paredes,

membranas

(paredes)

Imagina que un organismo es como una

(puertas, ventanas).

construcción.

En

Las

células

del

organismo

tiene

puertas

y

ventanas, las células están limitadas por

una

habitación

y

hay

tienen

canales

elementos

de

serian como las habitaciones. Y así como una

mobiliario (como

construcción puede constar de una

sillas, etcétera), cuya forma esta determi-

Sola habitación, existen seres vivos, los

nada por su uso. En una célula existen or-

unicelulares formados por una sola célula;

ganelos, cuya forma esta determinada por la

hay también seres pluricelulares formados

función que les es propia. Estos organelos

por

también están limitados por membranas.

muchas

células,

al

igual

que

hay

estufa, lavabo, mesas,

31

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Tanto esas membranas como esos organelos

típicas. ¿Cuales estructuras coinciden entre

son estructuras celulares.

ambos tipos de células? ¿Cuales no?

La

figura

2.8

muestra

las

estructuras

celulares de una célula vegetal y una animal,

FI G.2 .8 A) e s tr uc tu ra típ ica de u n a cé lu la a n im a l.

32

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

A d ife re n c ia d e la cé lu la a n im a l s u v a cu la e s m uy g ra n de y co n s ta de pa re d ce lu lar y fig 2 .8 b ) e s tru t u ra s típ ica s d e u na cé lu la

clor op la s to s .

ve ge tal .

33

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Ya desde el siglo xvi, Leonardo da Vinci y 1,

D ES ARROLLO

HI S TÓRI CO

D EL

CON CEPTO D E CÉLU LA

Francisco Maurolyco insistía en las ventajas de la aplicación de los lentes para el estudio

de pequeños objetos. Mientras

1 .1 ¿ COMO S E D ES CUB RI Ó Y CO N OCI Ó

tanto, los fabricantes de anteojos, Za-

A LA CÉLU LA?

charias y Francis Janssen descubren, en 1590, cómo combinar lentes convexos en

El descubrimiento de la estructura celular

el

esta

instrumento óptico para amplificar objetos

directamente

relacionado

con

la

invención del microscopio. El origen y los sucesivos

perfeccionamientos

interior

de

un

tubo,

logrando

un

diminutos: el microscopio compuesto.

del

microscopio son difíciles de precisar, pero

Veinte años más tarde, Galileo combinó

su invención ha sido de gran importancia

lentes en un tubo de plomo, inventando su

para el avance de la biología. La invención

propio microscopio. Renato Descartes, en

del

orígenes

1673, describe un microscopio compuesto

seguramente con el desarrollo de la óptica,

por dos lentes: uno (ocular) planocóncavo

rama importante de la ciencia física.

y otro (objetivo) biconvexo.

microscopio

tuvo

sus

Anastasio Kircher fue, en el siglo XVII, el

34

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ primero

en

emplear

el

microscopio

por el aumento en el tamaño de las células

sistemáticamente en el estudio de las

y por un incremento en el número de

enfermedades. Su microscopio consistía en

ellas. En 1831, Robert Brown descubrió el

lentes combinados, al igual que los mode-

núcleo celular en la epidermis de las hojas

los anteriores, en el interior de un tubo. El

de las orquídeas. Mas adelante, Johannes

tubo estaba dispuesto horizontalmente y

Purkinje,

podía aproximarse a la preparación por

células están en un fluido viscoso, al que

medio de una cremallera simple.

llamó protoplasma y lo consideró como la

Robert Hooke

materia viva de las células.

modifico

el

instrumento

en

1839,

descubre

que

las

óptico de A. Kircher. Hooke, en 1665,

En 1838, el botánico alemán Mathew

publico un artículo de sus investigaciones

Jacob

sobre "la estructura del corcho por medio

resultados sobre la constitución celular de

de

la materia viviente en los vegetales. Estos

lentes

de

aumento".

Su

trabajo

Schleiden

dio

a

resultados

observarlos al microscopio. A través de los

extendidos a los animales por el zoólogo

lentes, si corcho mostraba infinidad de

Theodor

poros parecidos a las celdas de un panal

realizó minuciosas investigaciones de los

de abejas, a los que Hooke denomino

tejidos del cuerpo animal y del desarrollo

células. El trabajo de Hooke continúo en

de células y, por primera vez, utilizó el

tejidos vegetales haciendo cortes en los

término

que observó que las celdas o células

concepción

estaban llenas de líquidos, pero no llegó a

organismos y que tanto los animales como

comprender que estas estructuras estaban

las plantas son agregados de estos or-

vivas.

ganismos, ordenados de acuerdo con leyes con

el

confirmados

los

consistió en hacer cortes finos de corcho y

Simultáneamente,

fueron

conocer

Schwann, en 1839.

de

teoría de

celular

que

"las

y

Schwann

para

células

la son

definidas".

perfeccionamiento mecánico del micros-

Los resultados de Schwann establecieron

copio,

en

fueron

progresando

las

forma

definitiva

la

teoría

celular.

observaciones de seres vivos y de sus

Ambos autores plantearon que "la c é lu la

estructuras. Entre los años de 1673 y 1710

es

Anton

Van

Leewenhoek

u n id a d b á s ic a

e s tru c t u ra l d e

lentes

t o d o s lo s s e re s v iv o s , t o d o s lo s s e re s

pulidos que daban aumento satisfactorio

v iv o s e s t á n f o rm a d o s p o r u n a o m a s

para sus simples observaciones científicas.

c é lu la s ".

Años después, en 1859, el

Con su microscopio, Leewenhoek describió

biólogo

alemán

gran diversidad de organismos unicelulares

estableció que toda célula proviene de otra

pequeños,

preexistente.

y

móviles,

utilizó

la

posiblemente

Rudolph

Virchow

protozoarios y bacterias.

La teoría celular reconoce, por lo tanto, a

Dutrochet, en el año de 1824, empleó

la célula como la unidad estructural y

técnicas microscópicas adecuadas para la

funcional de los seres vivos, y a las

preparación del material biológico. Gracias

nuevas

a ello concluyó que los diferentes tejidos

división de las células preexistentes. Este

animales y vegetales

concepto es de importancia central en la

son en realidad

células

porque

como

hace

producto

énfasis

de

en

la

agregados de células de un tipo diferente

biología,

la

en cada caso, y que el crecimiento resulta

uniformidad básica de todos los sistemas

35

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ vivos.

modo,

El conocimiento de las células fue en

concentraciones

incremento, y en el año de 1866, R.

estudio.

Altman hizo las primeras observaciones de

Otra técnica que los biólogos utilizan para

las

celulares

el estudio de los compuestos químicos y

productores de energía). Casi veinte años

las reacciones en las que participan dentro

después, T. Boveri describió el centríolo

de la célula, es la de los marcadores

(estructura presente en la divisi6n celular),

radiactivos. Esta técnica incluye el carbono

y en el año de 1898, Camilo Golgi y

radiactivo (C14) dentro de una molécula y

Santiago Ramón y Cajal descubrieron el

permite hacer su seguimiento.

aparato

El ADN fue aislado por primera vez en

mitocondrias

(organelos

de Golgi (organelo celular de

se

obtienen de

mayores

organelos para

su

almacenamiento y secreción).

1869 por un medico

En el siglo XX se elevó significativamente

Friedrich

Miescher.

La

la calidad de las observaciones, a partir del

Miescher

aisló

blanca,

invento del microscopio electrónico de alta

ligeramente acida y contenía fósforo. Dado

resolución (1932), con el cual se consiguen

que la encontró en el núcleo, la llamo

imágenes mas detalladas de la estructura

nucleína. Este nombre luego fue cambiado

de la célula. A partir de 1945, diversas

a acido nucleico, y tiempo después en

investigaciones sobre el citoplasma y el

acido

retículo endoplasmico revelan pequeñas

cin c u e n ta anos después, en 1914, otro

granulaciones

alemán, Robert Feulgen descubrió que el

en

forma

de

vesículas

era

alemán llamado sustancia

desoxirribonucleico

tenía

atracción

que

azucarada,

(ADN).

fuerte

Casi

(ribosomas). En 1950, Christian de Duve y

ADN

por

el

sus colaboradores determinan la presencia

c o lo ra n t e rojo llamado fucsina.

de vesículas digestivas, los lisosomas. Su

En 1953, James Watson y Francis Crick

estudio los llevó a describir la función de-

describieron la estructura en la

tallada de estos organeros celulares.

hélice del ADN. Esta investigación fue uno

doble

de los puntos decisivos para entender la Muchos de los detalles en el conocimiento de la estructura y función de la célula se deben al rápido avance de la tecnología. El estudio fino de las partes de las células creció gracias al apoyo de instrumentos y aparatos.

Con

las

técnicas

de

ultra

centrifugado, que consisten en la rotación de tubos con triturados celulares para apartar los orgánulos de acuerdo con su densidad,

se

han

podido

separar

los

organelos más densos, por ejemplo, el núcleo, el cual desciende hacia el fondo del tubo

y,

los

más

ligeros,

mitocondrias, ribosomas y

como

las

membranas,

permanecen en la superficie. De este

forma en que esta organizada y la manera como funciona la materia viva. En los años sesenta, los científicos franceses Francois Jacob y Jacques Monod formularon un modelo

para

explicar

la

regulación

metabólica y la diferenciación celular. El modelo comprende genes que codifican proteínas llamados operones, cuya función es iniciar la síntesis de proteínas y otros genes,

conocidos

como

operadores,

detienen la síntesis. A partir de todos estos estudios y de muchos investigadores que han aportado sus co n o cim ie n t os , la ciencia biológica ha avanzado biología

en

nuevas

molecular,

áreas la

como

la

genética,

la

36

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ inmunología y la biotecnología.

compuestos

orgánicos

complejos,

incluyendo: trifosfato de adenosina (ATP, compuesto que almacena gran cantidad 1 .2 CÉLU LAS PRO CARI ON TES

de energía en sus enlaces químicos).

Y

Oparin describió

CÉLU LAS

EUCARI ONTES :

que

ES TRUCTU R A Y FU N CI ÓN

complejos

podían

¿ La s c é lu la s s ie m p r e h a n s id o ig u a le s ?

ambiente,

formando

los compuestos separarse

del

gotas.

tal

De

manera que estas gotas se mantenían Para explicar el origen de las primeras

por atracción entre las moléculas. A su

células es necesario conocer el origen de la

vez, las moléculas del exterior actuaban

vida. El tema no es simple; sin embargo, el

como una membrana. A estas gotas

bioquímico ruso Alexander I. Oparin (1924)

envueltas con membrana las denominó

y el fisiólogo norteamericano John B. S.

coacervados.

Haldane

intercambiar materiales con el medio

(1929)

abrieron

la

línea

Los

coacervados

podían

experimental sobre el origen de la vida y

externo.

de las primeras células. Oparin y Haldane

demostrado que este tipo de gotas se

plantearon que la vida se originó por

forman de manera común.

procesos químicos en mares primitivos. De

Alfonso L. Herrera, científico mexicano,

acuerdo con Oparin, ocurrieron una gran

logró formar complejos moleculares a los

cantidad de reacciones químicas entre los

que denominó colpoides y sulfobios. Otros

ingredientes de los mares antiguos, donde

autores las denominan micro esferas. Un

se formaron moléculas mas grandes a

tipo de micro esferas son los lisosomas

partir de unidades mas pequeñas. Durante

que "crecen" al absorber más material,

millones

forman yemas, que luego se desprenden,

de

años

probablemente

se

Otras

investigaciones

han

formaron los aminoácidos y los ácidos

dando como resultado gotas separadas.

nucleicos.

proteínas

En el transcurso de muchos años se ha

pudieron funcionar. Como enzimas. En este

pensado que estos compuestos químicos,

caso, la enzima pudo llevar a la formación

de manera organizada, dieron origen a las

de muchas moléculas más complejas.

primeras formas celulares. Los fósiles de

Al

formarse

las

En los años cincuenta, los científicos

estas primeras células se han encontrado

norteamericanos

en diferentes

Stanley

L.

Miller

y

partes del

mundo.

Los

las bacterias,

son

Harold C. Urey demostraron que los

procariontes, como

compuestos orgánicos pudieron haberse

organismos

sintetizado a partir de gases que existían

apariencia, a las células primitivas.

en la Tierra primitiva. En un aparato

Los

incluyeron los gases de la atmósfera pri-

pequeñas (1-10 micras). Están formadas

mitiva,

por una pared celular que rodea una

amoniaco

que

probablemente

(NH3)

y

metano

contenía (CH4),

o

incluso nitrógeno y bióxido de carbono, axial como algo de hidrógeno (H2) y

modernos

procariontes

son

similares,

células

en

muy

membrana en cuyo interior contiene ADN, enzimas y ribosomas (organelos Donde se sintetizan las proteínas. Los

vapor de agua. A esta combinación de

procariontes presentan un flagelo simple.

gases pasaban descargas eléctricas. En el

Probablemente

experimento

aparecieron hace 3 500 millones de años.

obtuvieron

diferentes

las

primeras

bacterias

37

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Estos

primeros

un

El incremento de oxígeno (gas altamente

ambiente carente de oxigeno (anaerobio)

reactivo, capaz de oxidar los compuestos

y eran incapaces de elaborar su propio ali-

de carbono) en la atmósfera tuvo gran

mento ( h e t e r o t ro f o s ) . Las bacterias se

efecto sobre muchas bacterias anaerobias

alimentaban

(incapaces

formadas

seres

de

vivían

moléculas

de aminoácidos,

en

orgánicas azucares y

de

tolerar

probable que

la

el oxígeno).

Es

extinción de muchas

pequeños ácidos grasos. Además, esto

células primitivas haya sido provocada por

sugiere que las primeras células pudieron

el

obtener energía comiendo ATP.

acumularse en el agua, en el suelo y en la

oxigeno.

El

oxigeno

comenzó

a

atmósfera. A pesar de los riesgos que implicaba Conforme iba creciendo la población de bacterias, las fuentes de ATP y alimento se empezaron

a

desarrollaron

agotar.

Las

mecanismos

células químicos

capaces de producir su propia energía mediante procesos de fermentación. Es probable también que los procariontes lograran llevar a cabo el proceso de

este

gas, algunas

bacterias

evolucionaron hacia la respiración aerobia. La maquinaria metabólica de las bacterias oxido

los

compuestos

orgánicos.

La

respiración aerobia produjo más energía adicional. La organización del material genético en los procariontes se encuentra en forma de una molécula grande y circular de ADN a

fotosíntesis, el cual utiliza el CO2 y libera

la

02 . Con la evolución de la fotosíntesis, las

diversas proteínas. Esta molécula se de-

bacterias elaboraron su propio alimento (autótrofas). Por un lado se resolvió el problema de la escasez de alimento, pero por otro, las bacterias fotosintéticas liberaron oxígeno a la atmósfera primitiva. Probablemente (comúnmente fueron

los

generaron

las llamadas

primeros oxígeno

fotosíntesis.

Las

azules)

organismos a

través

de

cianobacterias

que la se

extendieron en la superficie de la Tierra construyendo

formaciones

rocosas

y

extensos arrecifes. En la actualidad, a las cianobacterias las encontramos formando masas en charcas, estanques, así como en las paredes de los baños y en cualquier lugar húmedo y con luz. Las cianobacterias son parecidas a las bacterias anaerobias fotosintéticas conocidas como

están

bacterias

rojas del azufre (en la fotosíntesis utilizan

débilmente

asociadas

nomina cromosoma. El cromosoma no esta

contenido

dentro

de

un

núcleo

rodeado por una membrana; ocupa una región definida procariontes

cianobacterias algas

que

en el

citoplasma. Los

carecen

de

organelos

celulares; sin embargo, llevan a cabo todas las funciones de una célula con su complejo de enzimas. Los procariontes se reproducen por fisión: división celular directa y simétrica. La célula materna produce dos células hijas que sintetizan la pared celular. Algunas bacterias se reproducen por gemación. La célula hija crece hasta alcanzar casi el tamaño de la progenitora y entonces se separa de ella. Otras bacterias logran formar una espora interna cuyas paredes envuelven el material genético de la célula materna. Las paredes de la espora la protegen de las condiciones adversas del

acido sulfhídrico [H2S] en lugar de agua

ambiente.

[H20]).

reproducen tienen un solo progenitor y

Las

bacterias

que

así

se

38

BI O MO LECULA S : LO S CO MP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPEC L D E LO S VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ reciben de el toda su información genética.

progenitores. Una bacteria se acerca a

La reproducción con un solo progenitor se

otra y se forma un puente delgado por

conoce como asexual.

donde se transfiere parte del ADN a la

Las

bacterias

un

otra bacteria. Este proceso se denomina

proceso de recombinación, mediante el

conjugación y se reconoce como una

cual

especie de reproducción sexual.

la

han

desarrollado

descendencia

información

hereditaria

contiene de

la

ambos

39

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

1 .3

ORI GEN

DE

LAS

CÉLU LAS

morir sus cuerpos se descomponen. Por lo tanto, la probabilidad de fosilizarse es

EU CARI ON TES

baja. El registro microfósil indica que los Las células eucariontes, generalmente,

primeros

son

primitivos) aparecieron aproximadamente

más

grandes

que

las

células

eucariontes

procariontes (entre 10 a 100 micras). Los

hace

eucariontes presentan células con núcleo,

Probablemente su origen es a partir de los

sistemas de membranas y orgánulos muy

procariontes.

complejos. Las mitocondrias y plasticlos

Se ha propuesto como hipótesis que las

fotosintéticos contienen su propio ADN.

células

A

diferencia

de

los

procariontes,

1

500

millones

(protozoos

eucarióticas

de

años.

evolucionaron

de

la

organismos procariontes independientes.

mayoría de los eucariontes pueden ingerir

Se cree que los procariontes fotosintéticos

partículas

ingeridos por células no fotosintéticas de

sólidas

de

y

también

(fagocitosis)

gran

tamaño de

mayor tamaño fueron los precursores de

proteína u otras sustancias (pinocitosis).

los cloroplastos. Esta hipótesis se conoce

En situaciones de escasez de alimento,

como enclosimbiosis y fue propuesta por

algunas pueden engrosar sus paredes

Lynn

celulares

hipótesis

y

resistir

gotitas

condiciones

Margulis las

en

1970.

mitocondrias,

Según esta los

cloro-

ambientales extremas. Los eucariontes

plastos y el undulipodia (flagelo formado

tienen

reproducen

por microtúbulos organizados en pares de

mediante un proceso celular complicado

9 + 1) vivieron en el pasado como

(mitosis).

procariontes independientes (figura 2.1).

cromosomas

y

se

Las células no presentan partes duras y al

40

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Las

principales

bases

de

esta

teoría

consisten en que las mitocondrias y los

Fig . 2 .1 Or ig e n de Las cé lu la s e u car io n te s.

cloroplastos tienen dimensiones parecidas a

las

bacterias,

organelos

además ADN,

estos

una bacteria aeróbica. La bacteria queda

ribosomas, por lo que pueden reproducirse

encerrada en un saco de membrana de la

independientemente del núcleo celular y

célula depredadora. El "proto-organelo"

sintetizar algunas proteínas bajo el control

resultante tiene una membrana doble, una

de sus propios genes, lo que sugiere que

del depredador y otra de la presa.

organismos

independientes

capaces

ARN

Una célula anaeróbica y procariótica rodea

y

fueron

contienen

que

unicelulares de

auto

reproducirse y sintetizar proteínas (figura 2.2).

41

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Como los leucoplastos que almacenan

cuerpos

nutrientes

o

que

microtúbulos que se ubican cerca del

contienen

clorofila;

los

cloroplastos

formados

de

9

pigmentos

núcleo, participan en la división cedular y

presentes como los carotenos, xantofilas,

controlan la actividad y formación de los

etc., que les dan la capacidad de capturar

cilios y flagelos. Las vesículas enzimáticos

la energía luminosa, y los compuestos

hidroliticas,

inorgánicos como el CO2 y el H2O para

peroxisomas, son mas abundantes en las

elaborar compuestos orgánicos como la

células

glucosa y convertirla en energía biológica

degradar los compuestos orgánicos de los

para sus funciones.

que

Las

características

células

animales

otros

cilíndricos

exclusivas son

los

de

las

como

animales

se

los

y

alimentan,

lisosomas

les

ya

sirven

que

y

para

son

h e t e ró tr o f o s (figura 2.3).

centríolos,

produce maltosa (figura 1.9). El azúcar maltosa existe en los granos de maíz, trigo, A

partir

de

los

monosacáridos

Cebada,

etc.,

que

están

en

se

germinación y se obtiene por rompimiento

construyen los disacáridos. Por ejemplo,

de moléculas de almidón. En el comercio

la unión de dos moléculas de glucosa

se usa para la fabricación de jarabe de

42

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ maíz.

organismo para utilizarla como fuente de

La lactosa es otro disacárido que surge de

energía en el trabajo mecánico, químico y

la unión de la galactosa con la glucosa,

electroquímico.

Y el disacárido sacarosa se produce con la

descompone

unión de la glucosa y la fructosa. Los

bióxido

disacáridos son el primer paso para la

liberación de energía:

de

La

hasta

glucosa transformarse

carbono

y

agua,

con

se en la

construcción de carbohidratos complejos. Tres monosacáridos unidos producen un

C6H12 06

trisacárido como la rafinosa.

6H2 0 + 6CO2 +

Los compuestos formados por más de tres unidades

generalmente

polisacáridos,

como

se

denominan

el

almidón,

+ 602

Glucosa Agua

ATP Oxigeno

Bióxido de carbono

Energía

glucógeno, quitina y celulosa. El almidón se encuentra en las plantas, por ejemplo:

La glucosa también puede fermentar por

papas,

El

la acción de las enzimas, como la masa de

glucógeno se almacena en el hígado y se

la levadura de pan, para producir alcohol y

transforma en glucosa por la acción de las

bióxido de carbono:

arroz,

trigo,

maíz,

etc.

enzimas. La glucosa es llevada a

la

sangre y de ahí circula por todo el

43

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ simples. Mediante el proceso fotosintético, los carbohidratos se sintetizan en las plantas. La fotosíntesis esta formada por dos fases: luminosa y oscura. Los carbohidratos se forman con el bióxido de carbono (CO2) durante la fase oscura, llamada así porque no

requiere

de

luz,

más

la

energía

almacenada durante la fase luminosa. Los animales y otros organismos obtienen su alimento a partir de los productos de la fotosíntesis. Durante la respiración, los La quitina y la celulosa se utilizan como

seres

materiales estructurales. La quitina forma

obtienen

la

moléculas de glucosa (figura 1.10).

cubierta

exterior

de

insectos

y

que

se

alimentan

energía

de

plantas

descomponiendo

las

crustáceos como cangrejos y langostas. La celulosa es el constituyente principal de las paredes celulares vegetales y de las fibras de algodón que se utilizan en las telas para la ropa.

Las vacas y otros rumiantes que se alimentan de vegetales ricos en celulosa pueden digerirla gracias a unas bacterias que viven en su aparato digestivo. Estas bacterias producen una enzima llamada celulasa

capaz

de

degradar

este

polisacárido en moléculas de azúcar

44

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muchos

fig . 1 . 1 0 fo to s ín t e s is y re s p ira ció n .

mamíferos

aislamiento 2 .2

las

bajas

temperaturas.

RES ERVA Y MATERI A P RI MA

Las

D E LAS MEMBRANAS

(rechazo al agua) que tienen estructuras que

funciones energética,

pueden

ser

de

como

material

reserva

aislante

y

estructural. Hay una gran variedad de lípidos en las células, pero destacan las grasas, los fosfolípidos y los esteroides. lípidos

o

grasas

contienen

carbohidratos.

Algunos

tipos

ceras

son

lípidos

hidrofóbicos

forman capas protectoras en las

hojas, tallos y frutos de las plantas así como en el pelaje y piel de algunos animales, formando barreras contra la pérdida de agua. Las moléculas de grasa están formadas por cuatro partes: una molécula de glicerol y tres moléculas de

más

cantidad de energía en sus enlaces que los

contra

brindan

LOS LÍ P I D OS : EN ERGÍ A D E

Los lípidos son moléculas orgánicas cuyas

Los

les

de

lípidos, aparte de servir como medios de almacenamiento de energía, recubren y

ácidos grasos (figura 1.11). Las grasas pueden clasificarse conforme a su nivel de saturación. Por saturación se entiende

la

cantidad

de

hidrógenos

presentes en la

protegen los órganos internos del cuerpo; los que se encuentran debajo de la piel de

45

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Molécula;

si

la

cadena

de

carbono

Entonces

puede

recibir

dos

átomos

presenta un número máximo posible de

adicionales (dos hidrógenos). Una grasa

átomos de hidrógeno, se dice que esta

polinsaturada se saturaría absorbiendo

saturada como las grasas de la carne de

tantos pares de hidrógenos como dobles

res, de carnero y de cerdo.

enlaces presentes.

Algunas grasas tienen un enlace doble o

La razón química de que los lípidos

triple entre los carbonos de su molécula,

contengan

debido a esto se les dice insaturadas. La

carbohidratos se debe a la diferencia de

mayoría de ellas se encuentran en estado

hidrógenos en sus moléculas. El mayor

líquido como los aceites de Las semillas

contenido de átomos de hidrógeno en los

de algodón, ajonjolí, cacahuate, oliva,

lípidos

girasol, etc., que son utilizadas en la

descomponerse en mayor medida. Por

cocina. Cuando

los enlaces dobles y

consiguiente, pueden proporcionar mas

triples entre los átomos de carbono son

energía. Las grasas no sólo producen

muy numerosos, las grasas se clasifican

energía cuando se descomponen, sino

como polinsaturadas; las verduras como

que también agua. Esto explica el porqué

las acelgas, las espinacas y los berros,

algunos animales que hibernan (periodo

son rica, en este tipo de grasas.

de menor actividad metabólica de los

El grado de insaturación esta relacionado

organismos durante estaciones secas o

con el número de enlaces dobles que

frías) almacenan grasas.

ocurren entre los átomos de carbono. El

Los f o s f o líp id o s

término saturación se relaciona con el

estructurales importantes. Al igual que las

hecho

grasas, los fosfolípidos están compuestos

carbono

de

que

todos

presentan,

los átomos de

significa

que

que

los

pueden

desempeñan papeles

de cadenas de ácidos grasos unidas a un

diferentes

esqueleto de glicerol. En los fosfolipidos,

átomos de hidrógeno. Por lo tanto, no

el tercer carbono de la molécula de

pueden introducirse otros elementos al

glicerol tiene un grupo fosfato en lugar de

compuesto,

se

un ácido graso. Los grupos fosfato están

introduzca otro átomo de carbono. Una

cargados negativamente. El extremo de

grasa monoinsaturada posee una cadena

fosfato de la molécula de grasa es soluble

de hidrocarbonos con un doble enlace.

en agua (extremo hidrófilo), mientras que

compartidos

sin

que

uno,

energía

cuatro

electrones

cada

mas

con

previamente

46

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ el resto de la mo1écula es insoluble en

Los e s t e r o id e s

agua (extremo hidrófobo). Las moléculas

hidrocarburo

de fosfolípidos al estar en contacto con el

cíclicos interconectados de átomos de

agua se alinean una al lado de la otra. Los

carbono saturados. El colesterol es uno de

extremos hidrófilos están en contacto con

los

el agua y los hidrófobos fuera de ella. Los

esteroides de los tejidos animales (figura

fosfolipidos tienden a formar esferas en el

1.12).

agua,

El colesterol se encuentra presente en las

rodeando

con

sus

extremos

más

son derivados de un

constituido

importantes

y

4 anillos

abundantes

hidrófobos, burbujitas de aire hacia el

membranas de

centro.

lipoproteínas del plasma sanguíneo. Es un

En las membranas celulares se forman

precursor de otros esteroides como los

dobles capas (bicapas) de lípidos con los

ácidos biliares, que favorecen la absorción

extremos hidrófilos hacia el agua (exterior

de los lípidos en el intestino, también de

e interior de la célula), y los extremos

las

hidrófobos frente a frente sin tener con-

adrenocorticales (de la corteza de los

tacto con el agua. Los, fosfolípidos son

riñones).

hormonas

las

por

células

sexuales

y

y

en

las

hormonas

útiles para el transporte de lípidos en medios acuosos como la sangre.

f ig u ra 1 . 12 m o lé cu las d e c o le s te ro l

LOS

proteínas en suspensión. Las proteínas

LÍ PI D OS : MATERI A P RI MA D E

generalmente

LAS MEMB RAN AS

abarcan

la

bicapa

y

sobresalen a uno y otro lado. La membrana celular de los eucariontes

En muchas células la capa externa de

(células

lípidos

con

núcleo

envuelto

en

esta

formada

por

moléculas

membrana) está formada por una doble

glicolipídicas (cadenas de carbohidratos

capa

fosfolípidos

en la cabeza de los fosfolípidos). También

dispuestas con sus extremos hidrofóbicos

hay cadenas de carbohidratos unidas a las

apuntando hacia el interior. Las moléculas

proteínas (glicoproteína) que sobresalen

de colesterol están dentro de la zona

de la membrana (figura 1.13). Se piensa

hidrofóbica de la bicapa, la cual presenta

que los carbohidratos tienen un papel en

también numerosas mo1éculas de

la adhesion (unión) de las células entre si

de

moléculas

de

47

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

y en el reconocimiento de moléculas como

S US FU NCI ON ES

hormonas, anticuerpos y virus. CARB OHI DRATOS . 2 .3 LAS P ROTEÍ N AS : MOLÉCU LAS D E U S OS MÚ LTI P LES También se les conoce como glucidos y constituyentes

azucares o hidratos de carbono. En su

fundamentales de todas las células y

formación intervienen átomos de carbono,

tejidos del cuerpo; son esenciales en las

hidrogeno y oxígeno, los dos últimos en la

dietas para la síntesis del tejido corporal,

misma proporción que el agua (CH2O)n.

enzimas,

Se les puede definir como derivados

Las

proteínas

son

hormonas

y

componentes

aldehídicos

proteicos.

o

polivalentes,

cetónicos por

de

10 que

alcoholes

sus

grupos

funcionales son a ld e h íd o o c e t o :

P ROPI EDAD ES LOS

FI S I COQUÍ MI CO

COMP ON ENTES

DE

ORGÁNI COS

Y

MONOSACÁRIDOS (C6 H12

O6).

conocidos

a z u c a re s

también

como

Son

s im p le s , o grupo de las o s a s (aldosas y Los carbohidratos se originan durante la

cetosas), porque sus moléculas contienen

f o t o s ín t e s is , mediante la cual se captura

de tres a 10 carbonos. Los de mayor

energía lurninosa solar para convertirla en

importancia biológica son los de cinco

energía química, que queda contenida en

(pentosas) y

los carbohidratos. Se calcula que cada

(Figura 1.26).

año

El esqueleto de los átomos de carbono de

se

forman

100,000 millones de

seis (hexosas) carbonos

toneladas de carbohidratos en la Tierra.

los monosacáridos es lineal: cada átomo

De acuerdo con su grado de complejidad,

de carbono contiene un grupo funcional

los

en

o x h id r ilo ( - OH) y solo en uno de sus

y

átomos el grupo funcional es carbon ilo

carbohidratos

monosacáridos, polisacáridos.

se

dividen

oligosacáridos

(=C=O).

48

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Si el grupo carbonilo esta al final de la

enlace glucosidito como la s a c a ro s a o

cadena de carbonos, el monosacárido es

"azúcar de cana", formada por glucosa y

un derivado de aldehído (aldosa); cuando

fructosa, que es muy utilizada en la

el carbonilo no es terminal, el derivado es

alimentación humana, y la la c t o s a

de tipo cetona (cetosa).

"azúcar de la leche que se forma con los

Las principales hexosas(C6H12O6) son

monosacáridos: glucosa y galactosa.

o

g lu c o s a , f ru c t o s a y g a la c t o s a . Las

pentosas

d e s o x irrib o s a

como

la

(Figura

ribosa

1.26c),

y

la

forman

parte de los acido nucleicos (ribonucleico y desoxirribonucleico). En general, los monosacáridos son dulces y solubles en agua. OLIGOSACÁRIDOS.

Son

carbohidratos

que provienen de la unión de algunos monosacáridos:

Se

considera en este

grupo a los que tienen de dos a 10 de estos. Los d is a c á rid o s resultan de la unión de dos monosacáridos mediante un

La unión o e n la c e g lu c o s id it o entre dos

monosacáridos se

realiza

con

desprendimiento de una molécula de

agua (Figura 1.27).

La s a c a r o s a (C12H27011) procede de la

49

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unión de una molécula de glucosa y

Los polisacáridos son insolubles en

una de fructosa, con la eliminación de

agua, pero algunos como el a lm id ó n ,

una molécula de agua entre ellas.

con agua caliente forma una solución coloidal conocida como "engrudo".

POLASACÁRIDOS. Se forman con la unión

de

muchos

El almidón es un polimero de la glucosa,

monosacáridos,

formado por largas cadenas de varios

sobre todo glucosas en forma lineal o

cientos de unidades de glucosa. Otros

ramificada. Algunos Llegan a tener varios

miles

de

polisacáridos importantes son el glicógeno

unidades,

o

principalmente glucosa, como sucede

"almidón

animal",

la

quitina,

los

mucopolisacáridos y otros mas.

en la celulosa; su peso molecular es muy elevado.

FUNCION DE LOS CARBOHIDRATOS. Los carbohidratos

o

glucidos

fundamentales

en

el

§

son

monosacáridos más importantes

metabolismo

utilizados

energético de los seres vivos .son el principal “combustible “del que se libera energía

la

en

el

proceso

respiratorio §

El

almidón

y

el

glugeno

son

combustión

empleados por plantas y animales

respiratoria, además, intervienen en otros

respectivamente para almacenar

procesos vitales y en estructura:

energía

§

durante

La glucosa y la fluctuosa son los

Participación en la formación de

§

varias estructuras celulares, como

tipo

las paredes

articulaciones óseas.

celulares de planta

(celulosa), hongos (quintina); en

§

la membrana celular, etcétera. §

Forman parte de una sustancia

Forman

parte

componentes

de

importante

que

lubrica

las

Celulosa es un polisacárido de sostén en los vegetales

otros de

gel

la

§

La

quintina

forma

parte

del

exoesqueleto de los artrópodos y

célula, como los ácidos nucleicos

de las paredes

(la ribosa y la desoxirribosa

hongos.

celulares

de los

50

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§

Los

mucopolisácariodos

están

Se

ha

observado

carbohidratos

tendones. también tiene funciones

celulares, sobre todo en glóbulos

de

pero

pues

la

deshidratación de las superficies

no

se

muchas

presencia

presentes en cartílagos, huesos y

protección,

en

la

conoce

de

membranas rojos,

con precisión su

funcion.

donde se encuentran.

51

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52

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(glicerina) y tres moléculas de á c id o s ,

LÍ P I D OS ( GRAS AS )

g ras os , Son

compuestos

orgánicos

formados

siendo

su

formula

general:

CH3 (CH2)nC00H.

básicamente por una molécula de g lic e ro l

electronegatividad; por esta razón son h id ro f o b ic o s ,

no

son

capaces

de

Los lípidos forman un grupo heterogéneo

asociarse con moléculas de agua.

de compuestos en los seres vivos, porque

Las grasas s a p o n if ic a n , lo que consiste

pueden

en el rompimiento de los enlaces entre los

presentar

características dependen

diferentes

fisicoquímicas

mucho

adición en caliente de un álcali fuerte,

posición de los ácidos grasos que los

sosa (NaOH) o potasa (KOH), con lo que

formen.

se forma una sal sódica o potásica con

grupo

la

identidad

ácidos grasos y el glicerol, mediante la

y

Su

de

que

funcional

es

el

carboxilo.

propiedades detergentes (jabones):

Se les llama g ra s a s a los lípidos que son

El grupo de lípidos mas abundante en los

sólidos

seres vivos es el de los triacilglicéridos,

a

temperatura

ambiente,

característicos como reserva animal (por

que

ejemplo, el sebo); en general, son grasas

triglicéridos; se componen exclusivamente

saturadas.

de

Las grasas n o s a tu ra d a s tienen puntos

Químicamente

de fusión mas bajos que las saturadas y

propanotriol o

casi todas son líquidas a temperatura

CH2 OH), con los ácidos grasos, como los

ambiente.

ácidos palmítico, esteárico y oleico.

a c e it e s

Generalmente y

se

son comunes

llaman

también

carbono,

se

conocen

hidrógeno son

y

como

oxígeno.

esteres

del

glicerina (CH2 OH-CHOH-

en células

vegetales. Los lípidos son depósitos ricos

FOSFOGLICÉRIDOS.

en energía potencial.

glicerina

Las moléculas de grasa son prácticamente

alcohólicos eterificados por ácidos grasos

a p o la re s , completa

debido de

a

la

ausencia

diferencias

casi de

tiene

dos

Su de

molécula sus

de

grupos

y uno por ácido fosfórico. A los fosfoglicéridos también se les conoce

53

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como f o s f o líp id o s .

Poseen una "cola"

hidrofóbica formada por las dos cadenas

impermeabilidad y protección. §

Los

de ácidos grasos y una "cabeza" hidrofílica

componentes

representada por el ácido fosfórico.

abundantes

estructurales en

tejido

(principalmente ESFINGOLÍPIDOS. Se

en

nervioso cerebro):

una

también se hallan en membranas

molécula de ácido graso (esfingosina) y

de célula animal y vegetal. Los

una

t ria c e lg lic e r id o s

(trigliceridos),

además

una

cabeza

polar

importantes

forman por

son

e s f in g o líp id o s

variable.

son

Los

más

esfingomielinas,

cerebrósidos y gangliósidos.

de

alimenticia

ser en

los

reserva animales,

forman un "abrigo protector" que ESTEROIDES Y TERPENOS. Son lípidos no

los

saponificables,

excesivo.

derivados

de

bloques

constitutivos comunes de cinco átomos de carbono,

por

lo

que

son

grupos

§

de

aísla

del

Intervienen

frío

y

del calor

también

c o m p on e nte s

como

f u n c io n a le s

compuestos relacionados.

importantes,

En general, los esteroides existen en

hormonas

cantidades escasas, no así los e s t e ro le s ,

sexuales, etcétera), en los ácidos

que son abundantes en animales, corno el

biliares, colesterol, etcétera. §

c o le s t e r o l. Los

t e rp e n o s

se

encuentran

en

los

(cortisona,

en

las

hormonas

Compuestos c a r o t e n o id e s y sus derivados (vitaminas A, E y K), el

"aceites esenciales" de vegetales como el limón, el mental. El alcanfor, etcétera. De

corno

caucho y otros mas. §

Las c e ra s

se incorporan a las

los terpenos se sintetizan las v it a m in a s

estructuras de protección vegetal

lip o s o lu b le s (A, D, E y K).

para impermeabilizarlas, o como la cera de abejas.

FUNCION DE LÍPIDOS. La mayor parte de

§

Los Lípidos en forma semejante a

los lípidos son componentes estructurales

los carbohidratos tienen una doble

muy importantes:

función para los seres vivos, como

§

Los fo s fo g lic é r id o s (fosfolípidos)

c o m p on e nte s

intervienen en la estructura de las

como

membranas

gran importancia.

funcición

dándoles de

una

e s t ru c t u ra le s

y

e n e rg é t ic a

de

re s e rv a

cierta

54

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P ROTEÍ N AS

m o n ó m e ro s

de

las

proteínas).

Sus

grupos funcionales son el a m in o y el Son compuestos formados por carbono,

c a rb o x ilo .

hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; pueden

AMINOACIDOS. Los aminoácidos naturales

también contener azufre, fósforo y, raras

son ácidos orgánicos con una función

veces, algún elemento metálico (calcio,

amina en el carbono-x:

yodo, etcétera). Su molécula es gigantesca y muy compleja (macromolecula), formada a su vez por moléculas mas sencillas, los aminoácidos (que son los

aminoácidos

y

de

la

conformación

dimensional de éstos. La posibilidad de En la formación de proteínas que se

combinaciones entre los aminoácidos es

encuentran en los seres vivos, interviene

extraordinaria,

un promedio de 20 aminoácidos distintos,

posibilidades de formar palabras con 20

por lo que el tipo y las características de

letras distintas (Figura 1.28).

algo

así

como

las

las diversas proteínas, depende de la secuencia

especifica

peptídicas

entre

de los

las

uniones diferentes

55

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EI compuesto que resulta de la unión de dos

aminoácidos

p e p t íd ic o ,

se

mediante

llama

dipéptido,

e n la c e como

sucede en el ejemplo siguiente:

56

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polipeptídicas e n forma de hélice o plegadas.

Esta

estructura

se

La estructura de las proteínas se suele

conserva gracias a la presencia de

describir en relación con la organización

puentes

de su molécula, de lo que resultan cuatro

establecen entre el oxígeno del

niveles de estructuras (Figura 1.29).

grupo carboxilo y el hidrógeno de

§

Es t ru c t u ra formada

Esta

p r im a r ia . por

una

serie

de

hidrógeno

que

se

los grupos amino de cada

de

aminoácidos, unidos por enlaces peptídico en forma de cadenas, como sucede en la insulina. §

Es t ru c t u ra s e c u n d a ria . Se forma por

una

serie

de

cadenas

57

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residuo

cadena. Por plegada

de

aminoácidos en

otra

se

parte, la estructura

refiere

intramolecular

la

entre

a

la

dos

acción

cadenas

de

elevado peso molecular, Algunas de ellas tienen

molécula

gigantesca

(como

la

ovoalbumina). Algunas se disuelven en agua se coagulan y precipitan por la

polipéptidos, hasta formar puentes de

acción

hidrógeno

temperaturas superiores a 70"C y solu-

que

actúan estabilizando

la

reacción.

de

ciones

ácidos

y

salinas

bases,

alcohol,

concentradas;

esta

precipitación es irreversible. §

Es t ru c t u ra

La

t e rc ia ria .

De acuerdo con su función, se clasifican

estructura de hélice anterior no

en

puede presentarse a lo largo de

transportadoras,

toda

inmunitarias,

la

molécula,

algunos

puntos

porque

se

en

produces

estructurales,

reguladoras, contractiles,

protectoras,

catalíticas,

etcétera.

inflexiones y cambios de dirección que hacen que la molécula (que

FU N CI ON

tenía estructura secundaria) forme

proteínas e s tru c t u ra le s forman parte de

una

serie

de

"brazos"

o

pro-

estructuras

longaciones en el espacio

que

cartílago,

P ROTEÍ NAS . Las

DE LAS

permanentes hueso,

como

estructuras

piel,

celulares

forman la estructura terciaria, la

como la membrana, citoplasma, etcétera.

que se mantiene por su formación

La

de

de

alimentación causa graves danos en el

puentes de disulfuro (-S-S) y por

sistema nervioso y el crecimiento de los

la

niños; sus principales características son:

puentes

de

interacción

hidrógeno,

de

las

cadenas

deficiencia

de

proteínas

en

la

laterales que contienen funciones de naturaleza ácida y básica. En las

proteínas

de

§

estructura

sucede

con

la

colágena

y

la

terciaria aparecen zonas donde se

elastina de algunos tejidos o como

reúnen

en la queratina de garras, unas y

cadenas

laterales

de

aminoácidos, que es donde reside la actividad característica de cada

§

Tienen función p r o te c t o ra como

pelo, entre otros. §

Las proteínas también tienen un

proteína, que reciben el nombre

papel re g u la d o r al formar parte

de lu g a r a c t iv o .

de h o rm o n a s , que se sintetizan

Es t ru c t u ra

c u a t e rn a ria .

Se

en

diversas

glándulas,

como

forma por la asociación de dos o

sucede con la insulina que regula

más cadenas polipeptídicas, que

el

pueden ser iguales o distintas y se

carbohidratos en el organismo (se

llaman s u b u n id a d e s . Cada una

hablara de hormonas en la unidad

por

4 del tomo II).

separado

no

presenta

actividad biológica, sólo asociadas pueden ser activadas.

§

metabolismo

Son

compuestos

por

ejemplo, la hemoglobina que se

P RI NCI P ALES P ROPI EDA D ES D E LAS Son

los

tr a n s p o rt a d o ra s :

combina

P ROTEI Í N AS .

de

de

con

los

gases

de

la

respiración. También participan en procesos

de

c o a g u la c ió n

58

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§

s a n g u ín e a .

ejemplo, los estudios de la cadena

Son contráctiles, porque participan

B de hemoglobina revelan que la

en la contracción muscular, como

hemoglobina del gorila solo es

la miosina y la actina.

diferente de la humana en un

Son

inmunitarias,

porque

intervienen en la formación de anticuerpos.

§

Recuerda

que

§

los

Existen

diferencias

entre

los

individuos de una misma especie

anticuerpos son estructuras que

que pueden ser

actúan contra agentes que causan

que se presente rechazo de las

daño al organismo, como el caso

proteínas de un individuo a otro.

de

Esto

las bacterias quo

producen

tan marcadas

representa

el

mayor

enfermedades.

problema en injertos, trasplantes

Son catalíticas, porque participan

y transfusiones sanguíneas.

en las reacciones de los procesos

§

aminoácido.

§

Los

principales

alimentos

vitales como las enzimas que se

contienen

verán adelante.

carnes, los huevos. La leche y sus

Las proteínas son in f o r m a t iv a s ,

derivados.

porque

sus

proteínas

son

que las

diferencias

estructurales son más marcadas cuanto

mas

encuentren

los

alejados

se

individuos

en

términos evolutivos; en cambio, se

parecen

cercanas

en

más

en

especies

evolución;

por

59

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

tienen que tomar la mayor parte de los

VI TA MI NAS Y S US FU N CI ONES .

alimentos

y

amina

algunas;

por

esencial para la vida, aunque no todas

sintetiza

ellas sean aminas (compuestos químicos

vitaminas D y K.

derivados

A pesar de ser indispensables, cuando se

La

palabra

significa

v it a m in a

del

amoniaco).

Estos

compuestos deben ser ingeridos por los

ingieren

animales junto con sus alimentos.

provocan

Las

vitaminas

reguladora

ejercen

una

solo

pueden

ejemplo,

escasas

en

el

son

problemas,

general,

como

en el organismo. A estos

hombre

cantidades

exces o

función

sintetizar

de

t o x ic a s

y

conocidos

en

h ip e rv it a m in o s is ;

por

ejemplo,

el

descubrió,

provoca

anorexia

precisamente, al detectar los síntomas

cefalea,

que ocasionaba su carencia, cómo en los

irritabilidad, pérdida de peso, dolores en

casos

y

los huesos. La h ip e rv it a m in o s is D causa

fueron

pérdida de peso, calcificación de tejidos

compuestos

se

de

les

e s c o rb u t o , cuyos

ra q u it is m o ,

p e la g ra

síntomas

e xce s o

de

(falta

alteraciones

v it a m in a

A

de

apetito),

del

hígado,

curados mediante la administración de

blandos,

alimentos

h ip e rv it a m in o s is K s e caracteriza por

frescos

que

contengan

insuficiencia

suficientes vitaminas.

provocar

Las vitaminas son compuestos de bajo

gastrointestinales.

peso

moléculas.

Muchas

anemia

renal.

y

La

trastornos

están

relacionadas con c o e n z im a s , por lo que se piensa que es una de las razones

por

las

determinadas procesos

que

al

vitaminas,

químicos

faltar algunos

celulares

no

se

realizan, se altera el metabolismo y,

Las cantidades de vitaminas requeridas por el organismo son m u y p e q u e ñ a s (generalmente microgramos); ya que no proporcionan energía, sino que solo actúan en los mecanismos vitales, por

cantidades,

requieren las

en

vitaminas

y

minerales.

Es

recomendable ingerirlos en las épocas del año en las que son abundantes, porque mejoran sus características además de

Las

vitaminas

h id ro s o lu b le s

y

se

dividen

lip o s o lu b le s .

en En

el

siguiente cuadro se presentan las principales vitaminas, indicando en cada una las funciones

fundamentales

en

las

que

participa

ejemplo los biocatalizadores. se

en

ser más económicas (Figura 1.30).

por lo tanto, la salud del organismo.

Aunque

Las frutas y verduras son alimentos ricos

pequeñas

vitaminas

s on

.

in d is p e n s a b le s en la dieta humana y, en general, en todos los seres vivos, solo que los vegetales son capaces de sintetizar

todas

las

vitaminas

que

requieren, no así los animales, que

60

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Fig ur a 1 . 3 0 la s

fr u ta s

y

v e rd ura s

son

rica s

en

v ita m in a s y m in e ra le s .

61

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

En forma semejante a las proteínas, los ácidos nucleicos son largas cadenas de

ÁCI D OS N UCLEI COS

unidades, sólo que en este caso se trata Son componentes celulares en los que

de

radica la clave de la transmisión de las

cuales tendrán un lugar preciso en la

características hereditarias.

secuencia que forma la cadena del ADN.

Los

ácidos

nucleicos

son

el

cuatro

n u c le ó t id o s

distintos,

los

á c id o

d e s o x irrib o n u c le ic o , o AD N , y el a c id o LA

rib o n u c le ic o , o ARN . Son

compuestos

de

elevado

peso

moléculas y de estructura muy compleja, formada por la condensación de cientos o miles de unidades menos complicadas llamadas n u c le ó t id o s . Los ácidos nucleicos son sustancias de enorme significado para la célula y para la vida misma, porque en el acomodo de sus unidades o nucleótidos radica toda la información hereditaria.

ES TRU CTURA

N U CLEI COS . n u c le ó t id o s ,

Los que

DE

LOS

ÁCI D OS

monómeros, forman

los

o

ácidos

nucleicos están formados, a su vez, por u n g ru p o f o s f a t o y un azúcar de cinco carbonos o p e n t o s a , que se une a una b a s e nitrogenada p ú ric a o p irim íd ic a . El azúcar puede ser de dos tipos; si el acido es el desoxirribonucleico o ADN, la pentosa será la d e s o x irrib o s a , pero si la pentosa es r ib o s a , el ácido es el ribonucleico (Figura 1.31).

62

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

En los dos ácidos, los nucleótidos se unen por medio de los grupos fosfato que unen al carbono número cinco de una pentosa con el carbono numero tres de la pentosa siguiente;

las

bases

nitrogenadas

se

conectan en el primer carbono del azúcar. Las bases nitrogenadas puricas son la a d e n in a y la guanina, y las pirimídicas son citosina, t im in a y u ra c ilo (Figura 1.32).

63

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

figu ra 1 .3 2

en las diferentes especies, sino incluso en

la s b a s e s n it roge na da s s olo p u e de n a p a re a rs e

cada gen ( c ó d ig o g e n é t ic o ) .

co n s u co rre s po n d ie n te e s d e c ir: a d e n in a s c o n t im in a s y g uan in as

con c it os inas ( A -T , G-C ), o

v ice ve rs a

ARN. En el ácido ribonucleico, o ARN, además de que la pentosa es ribosa, la base

timina (que

forma al ADN) es

Sabemos que el principal componente de

reemplazada

los

parte, la molécula del ARN está formada

c r o m o s o m a s es el ADN, que es el

acido en el que básicamente

radica la

por

el uracilo. Por

otra

por una sola banda de nucleótidos.

información hereditaria. A su vez, cada

Se conocen tres tipos de ARN: el r ib o s o -

cromosoma se encuentra integrado por

m a l (ARNr), que se encuentra formando

unidades de material hereditario llamadas

a

genes.

fue

aproximadamente el 80% del total del

descubierta en 1953 por Watson y Crick

ARN celular; el ARN de t ra n s fe re n c ia

en Cambridge Inglaterra. La molécula del

(ARNt) representa el 15% del

ADN está formada por dos largas cadenas

celular y se localiza en el citoplasma, y el

de nucleótidos colocados en forma de

ARN m e n s a je ro (ARNm), se forma en el

espiral

núcleo bajo las órdenes de ADN y la

La

estructura

paralela:

del

ADN

son estructuralmente

independientes

los

ribosomal,

representa

ARN

presencia de la enzima ARN polimerasa.

Las dos bandas de nucleótidos forman una

doble

hélice

hacia

la

derecha,

parecida a una escalera de caracol. Cada una de esas cadenas o bandas está integrada

por

cientos

o

miles

de

nucleótidos. Las dos bases puricas y pirimidicas que aproximadamente se encuentran en igual cantidad, se enlazan por débiles puentes de hidrógeno, con lo que quedan las dos largas cadenas de nucleótidos

(o

polinucleótidos)

unidas

(simularían los peldaños de la escalera). La unión entre las bases puricas y pirimídicas no se realiza al azar. En el ADN, la

timina

solo

puede

unirse

con

la

a d e n in a y la g u a n in a con la citosina; es decir, es una base purica y la otra pirimídica (son complementarias: A-T, TA y G-C, C-G). La secuencia y cantidad de estas combinaciones es distinta no sólo

64

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

fig u ra 1 . 3 3 e s tru ct ur a d e las ca de n a s de n u c le o t id o s q u e form a n a l a d n , s e o b se rv a s u u n ió n y fo rm a c ió n d e la d o b le hé lice q ue s im u la u n a e s ca le ra d e car aco l

FUNCIONES. Ya no cabe duda de que el ADN

que

forma

responsable de

a la

los genes es el transmisión de las

características hereditarias. Se trata de moléculas

informativas.

El

ARN

mensajero es el encargado de llevar la información del núcleo a los ribosomas que

se encuentran en el

citoplasma

65

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

célular, donde está el ARN ribosomal. Los

aminoácidos

rib o s o m a s son los organoides celulares

son las unidades que forman

donde se fabrican las proteínas.

las proteínas) Que

se

(recuerda

encuentran

que

en

el

SINTESIS DE PROTEINAS. La síntesis

citoplasma y los tr a n s f ie re a

de

los ribosomas,

proteínas

se

realiza

t ra s c rip c ió n ,

es

decir,

transferencia

o

copia

se

por hace

de

la

lugar que le corresponde. •

ADN al ARN.

aminoácidos

para

La trascripción que pasa del

fragmentos,

t e rn a s

investigaciones

son

que la síntesis de proteínas se Lleva a cabo por medio de ternas

de

las

bases

nitrogenadas de nucleótidos. Cada terna representa a una unidad

del

mensaje,

que

determina a un a m in o á c id o . La información necesaria para la

construcción

proteína

pasa

del

de

una

ADN al

ARNt

de

llamados

formaran a las p ro te ín a s . Por un tiempo fue difícil conocer con precisión el mecanismo de codificación de los aminoácidos, ya que si solo son cuatro bases nitrogenadas y 20 aminoácidos, no lograba

precisarse

la

forma

como

se

organizaban éstas. Después de muchas experiencias se encontró la clave de su funcionamiento: el ARN utiliza t re s b a s e s o t r ip le t e p a r a c a d a a m in o á c id o , con lo que resultan 64 combinaciones de bases nitrogenadas,

es

decir,

64

tripletes

llamadas c o d o n e s (Figura 1.34).

ARNm. El

cadenas

p o lip é p t id o s , que a su vez

o

se encontró

formar

aminoácidos

tripletas; después de muchas

•

Los

"ensamblados" por el ARNr

ADN al ARN se hace por

•

cada

aminoácido es colocado en el

información genética (u órdenes) del

•

donde

localiza

a

los

66

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Fig ur a 1 . 3 4 Có d ig o g e né t ico pa ra la s ín te s is de lo s 2 0 a m inoá c ido s q u e in t e g ra n la s p ro t e ína s .

Fig u ra 1 . 3 5

67

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Pr oce s o s de s ín te s is de pr o te ína s e n lo s

la s e s p e c ie s d e s e re s v iv o s que existen

ribo s o m a s , e fe c tua do p or e l AR N b a jo la s

en nuestro planeta.

“o rde ne s ”· d e l ADN. Basta con que se repitan o cambien de lugar "las letras" (nucleótidos) para que El ARN (la banda de polinucleotidos)

la

sale por los poros de la membrana

Utilicemos cualquier ejemplo, ¿cuantos

nuclear al citoplasma. Recordemos

mensajes diferentes pueden darnos las

que existen tres tipos de ARN:

cuatro letras de ROSA?:

§

interpretación,

sea

diferente.

El ARN m e n s a je ro (ARNm) lleva la secuencia en la que deberán colocarse los aminoácidos, porque

ROS A

es el codigo genético que se copió

RA S O, ORAS , AROS , S ARO, S ORA ,

del ADN sin ningún cambio. Este

RROS A, ROS AA, e tc é te r a .

proceso

se

llama

tra s c rip c ió n Cualquier "error" o cambio del código

(Figura 1.35). §

El ARN mensajero, una vez que ha

genético recibe el nombre de m u t a c ió n .

salido del núcleo y está en el

Mediante

citoplasma, se une a un rib o s o m a

perpetua la información hereditaria de

formado

cada una de las especies, ya que, como

por

ARN

rib o s o m a l

(ARNr), que es el lugar donde se las

s in t e t iz a n

proteínas,

El

ARN

de

ribosomas.

EL

por

lo

que, de

la

información

(código

ADN

Y

duplicación

como alimento.

g e n é t ic o )

LA

DUPLICACION.

La

del ADN también se le

conoce con el nombre de replicación, que

EL CODIGO GENÉTICO. Es prácticamente una clave mediante la cual se rigen las combinaciones de los cuatro diferentes nucleótidos, como si se tratara de un lenguaje genético que con solo "cuatro leformara

este

características de cada célula o individuo.

Estos

plantas y animales utilizados

(nucleótidos)

se

teínas especificas, sino el resto de las

proceden de las proteínas de

tras"

ADN

dependerán no solo la formación de pro-

los aminoácidos del citoplasma los

del

vimos, se producen copias idénticas de

nucleótidos

t ra n s f e re n c ia

( ARN t) "reconoce" y transfiere

a

duplicación

genética que reside en el orden de los

uniéndose a los aminoácidos. §

la

todas

las

"palabras" del mensaje hereditario, el cual

básicamente consiste en una autocopia (Figura 1.36).

§

Cuando el ADN va a duplicarse, las bandas espirales que simulan los pasamanos

de

la

supuesta

escalera de caracol se estiran.

e s d if e re n t e e n t o d a s y c a d a u n a d e

68

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

proceso, resultaran cuatro bandas. §

Fig ur a 1 . 3 6

Cada c ro m a t id a

o cromosoma

hijo, tendrá en su ADN una banda

Du p lica ción d e l ADN.

vieja y la otra nueva

Existe una h o m e o s ta s is g e n é t ic a (un §

Posteriormente, se abren poco a poco en forma parecida a una A.

§

Recuerda

que

existen

diferentes tipos de

cuatro

nucleótidos,

dependiendo de la base nitrogenada que contengan. Cada banda del ADN sirve como molde para los nucleótidos que la forman se unan de

acuerdo

nitrogenada

con a

su los

base nuevos

nucleótidos que les correspondan, lo que también dependerá de las bases de estos, es decir, que solo podrán unirse a d e n in a s (A) con t im in a s (T) y g u a n in a s (G) con c it o s in a

( C) .

Al final de este

orden) que Le r n e r ,

en 1954, definió

como: "La propiedad de la población de equilibrar

su

composición

genética

y

resistir los cambios súbitos." Como hemos visto, en los individuos de reproducción

sexual

existe

mayor

variabilidad genética, en la que participan la r e c o m b in a c ió n d e g e n e s que se da en el entrecruzarniento cromosómico de la

meiosis,

así como

c a ra c t e r ís t ic a s

de

la

origen

m e z c la paterno

de y

materno, que portan los gametos y que se fusionan mediante la fecundación.

En relación con el primero de estos mecanismos, es conveniente mencionar a

69

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

los

g enes

lig a d o s

características,

que

de

diferentes

Como se menciono, los cambios en el

durante

la

código genético, con excepción de los

entre

los

debidos a la precombinación genética, se

recombinacion

genética

cromosomas

homologos

pueden

consideran

mutaciones,

presentarse

nuevas

cromosomico. Las m u ta c io n e s son otro

genéticas

que

aumentan la variabilidad genética.

de

los

procesos

nivel

pueden

intercambiar de sitio, lo que da origen a combinaciones

a

que

genético

importantes

o

que

a u m e n t a n la v a ria b ilid a d g e n é t ic a y, La v a r ia b ilid a d g e n é t ic a representa en

por

los individuos o en las especies mayores

importante a la e v o lu c ió n b io ló g ic a .

oportunidades

forma

En general. Los cambios en el proceso evolutivo casi siempre son g ra d u a le s ,

que opere la selección natural); por tanto,

tanto en el nivel orgánico como en las

las poblaciones con mayor variabilidad

moléculas.

conservar

que

en

les

podrán

cambios

contribuyen

permiten a d a p t a rs e por si mismos (sin

genética

de

ende,

por

mas

tiempo su estabilidad u h o m e o s t a s is g e n é t ic o .

70

BI O MO LECULA S : LO S COMP UES TO S DE LA VI DA . EL CA SO ESPECI AL D E LOS VI R US _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

equilibrio de todas v cada una de las

EN ZI MAS Y S U S FU NCI ON ES

reacciones de las funciones que integran Las enzimas son proteínas que regulan el

el metabolismo de los organismos, razón

curso de los procesos o de las funciones

por la que también se les da el nombre

vitales

de

(como

fosíntesis,

respiración,

b io c a t a liz a d o re s ,

que

son

digestión), así como las funciones de los

sintetizadas por el propio organismo.

órganos.

La sustancia transformada por la enzima

Actúan

como

re g u la d o r e s

o

se

llama,

s u s t ra t o ,

y

la

molécula

c a t a liz a d o r e s , sin quedar involucradas

modificada del sustrato recibe el nombre

definitivamente.

de

La

catálisis

es

la

p ro d u c t o ;

sus

reacciones

son

aceleración (regulación) de las reacciones

re v e rs ib le s .

sin aumentar la temperatura.

Las enzimas son e s p e c íf ic a s , es decir,

Como dijimos, las enzimas no quedan

solo

involucradas

las

sustrato: por ejemplo, las enzimas que

la

actúan en el proceso de la respiración no

provocan s im p le m e n te p o r p re s e n c ia ;

pueden hacerlo como enzimas digestivas.

reacciones.

como La

parte

a c c ió n

de

q u ím ic a

actúan

sobre

un

determinado

por tanto, prácticamente no se gastan y solo se requieren en pequeñas cantidades que se re c u p e ra n . Las

enzimas

v e lo c id a d

in f lu y e n

s o b re

la

con la que se alcanza el

71

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

B LOQU E I I FUN CI ON ES CELU LARES : MI TOS I S , MEI OS I S , RES P I RA CI ÓN Y FOTOS Í N TES I S

EL CI TOP LAS MA

El citoplasma es el material básico de la

organelos

mediante

célula. Se encuentra entre la membrana

cuales respira la célula.

los

celular y el núcleo. Es de consistencia acuosa y esta formado principalmente por

Están formadas por una doble membrana

proteínas. En el se encuentran organelos

llamada membrana mitocondrial, dividida

celulares como el retículo endoplásmico,

en dos secciones: la interna, con pliegues,

Los ribosomas, el aparato de Golgi y las

llamados cre s ta s m ito co n dr ia le s , que se

mitocondrias.

observan

como

compartimientos;

la

pequeños externa,

que

envuelve a la mitocondria y funciona en LAS

MI TOCOND RI AS

Y

LA

forma semejante a la membrana celular. La

RES PI RACI ON CELU LAR

forma

plegada

de

las

crestas

incrementa la superficie de contacto para Las células necesitan energía para realizar

que ocurran las reacciones bioquímicas

sus funciones. Para obtenerla, las células

(figura 2.23.).

respiran

y

lo

hacen

mediante

sus

mitocondrias.

Las mitocondrias son los

72

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ de carbono. Sin embargo, en un sentido

RES PI RACI ÓN CELU LAR

más preciso "respirar" significa que un organismo libera la energía contenida en Cuando se habla de la respiración de un

sus alimentos a fin de aprovecharla para

organismo, se habla del intercambio en el que se toma oxígeno y se elimina dióxido

desecho. La respiración, en este sentido más preciso, se efectúa en las células. poder realizar todas sus funciones. En

La

ese

utiliza

mediante la cual la energía almacenada en

oxígeno para "quemar" agua, así como

los alimentos se transforma en energía útil

las sustancias alimenticias de las cuales

para que un organismo realice todas sus

liberara la energía y produce agua, así

funciones.

como

proceso,

dióxido

el

de

organismo

carbono

respiración

ce lu lar

es

la

función

como

73

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Liberación de dióxido de carbono y vapor de agua

Fig ur a 2 . 2 4 , r e s p ira c ió n ce lu la r

Propósito:

observar

la

producción

de

La respiración celular se realiza cuando la

dióxido de carbono por parte de los seres

célula

vivos.

combina alimento

mediante

esta

con oxígeno;

combinación,

la

célula

produce adenosín trifosíl (ATP), agua y

MATERI AL:

dióxido de carbono (figura 2.24.). El ATP es una sustancia almacenadora de

§

recipiente con agua de cal

energía; la energía qua disponible en la

§

popote

célula para cuando ésta la necesite. El

§

pedazo de cristal

agua permanece en célula, que expulsa el

§

termómetro

dióxido de carbono. El principal nutrimento utilizado por la

P ROCED I MI EN TO:

célula como "combustible" es glucosa, que

a)

la célula obtiene de los carbohidratos que

agua de cal.

entran en ella. También puede usar como

b)

"combustible" las proteínas y los lípidos,

extremo libre del popote.

pero en menor medida, y solo al escasear

c) Saca el popote y observa lo

la glucosa.

que sucede en el agua de cal.

La

respiración

celular

ocurre

en

la

§

mitocondria. Ahí la glucosa y el oxigeno se transforman

en

ATP

mas

dióxido

de

§

los ácidos tricarboxílicos.

respiran,

pues

de

por

el

Ch) Sopla con fuerza en el pedazo

mas complejo llamado Ciclo de Krebs o de

células

fuertemente

en tu cuaderno

de cristal.

las

Sopla

¿Qué cambios observas? Escribelo

carbono y agua después de un proceso

Todas

Introduce el popote en el

¿Que se forma en é1? d) Sopla con fuerza el bulbo del

los

mediante

organismos

esta

termómetro.

función

§

pueden disponer de la energía química

Lo que pasa con el

nivel de

mercurio del termómetro

que se almacena en los alimentos. Los organismos, tanto autótrofos como heterótrofos, eliminan dióxido carbono y vapor de agua mediante la respiración.

REFLEXI ON : En

equipos

respondan

la

siguiente

pregunta:

Compruébalo con la siguiente actividad.

74

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

•

¿En qué parte de nuestro cuerpo

en cuanto al tipo de

sustancias que

se forman el dióxido de carbono

intervienen es la fotosíntesis.

y el vapor de agua?

La fotosíntesis no es específica de la célula

Expongan sus respuestas ante el grupo y

vegetal ya que se realiza también en las

obtengan conclusiones.

algas y en las cianobacterias.

El enturbiamiento del agua de cal indica que hubo dióxido de carbono, pues con la

LOS CLOR OP LAS TOS Y LA

cal, este forma una sustancia blanquecina

FOTOS Í N TES I S

llamada carbonato de calcio. Además

de

todos

los

Se comprueba que el aire espirado tuvo

Cloro p la s to s .

gran proporción de vapor de agua y

organelos comunes a todas las células,

temperatura mas elevada que la del aíre

solo la mayoría de los vegetales poseen

inspirado porque el pedazo de cristal se

cloroplastos.

cubrió de vaho (vapor de agua) y subió el

cloroplastos tienen membranas con forma

nivel del mercurio.

de disco, llamadas tilacoides, apiladas

En

su

interior,

los

unas sobre otras. En ella se concentra una Los productos de la repiración son la energía liberada, el dióxido de carbono y el vapor de agua, la energía permanente dentro de las células, en el ATP, el dióxido de carbono y el vapor de agua son expulsados de la célula.

sustancia de color verde llamada clorofila, capaz de aprovechar la energía de los rayos luminosos necesaria para realizarse en ellos la fotosíntesis. A través de este proceso la planta elabora su alimento y libera oxígeno (figura 2.25.)

Un proceso similar a la respiración celular

75

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Los cloroplastos son importantes para la

procesos

planta

su

consiste en que las plantar captan la

función ésta obtiene y acumula energía

energía luminosa proveniente del Sol y la

indispensable para la nutrición de sus

transforman en energía química, es decir,

células. La n u t r ic ió n c e lu la r comprende

en

la entrada de sustancias a la célula y la

molécula de glucosa. Las plantas elaboran

transformación de ellas en otro tipo de

la glucosa con el dióxido de carbono, el

sustancias

agua y la energía de la luz solar.

misma,

porque

que

mediante,

la

célula

pueda;

biológicos.

energía

que

se

La

fo to s ín te s is

almacena

en

la

aprovechar para formar sus componentes o para obtener energía.

La energía que captan las plantar es la

La nutrición

que usaran los demás organismos que

celular puede ser de dos

tipos. El primero es la nutrición a u t ó t r o fa ,

se alimentan de ellas o de sus restos.

que se llama así porque las células son

La producción de glucosa, que es un

capaces de elaborar su propio alimento

azúcar, es importante porque se trata de

mediante la fotosíntesis. Otro tipo de

una sustancia con la cual después, por

nutrición autótrofa es la q u im io s ín t e s is ,

procesos muy complicados, la planta

proceso llevado a cabo por algunos tipos

puede elaborar otro tipo de glucidos

de bacterias. Este proceso consiste en que

(como la celulosa y el almidón).

estos

sus

Otro hecho importante que ocurre en la

alimentos usando la energía que extraen

fotosíntesis es la liberación de oxígeno.

de moléculas como el acido sulfhídrico.

Éste se libera porque las moléculas del

El

microorganismos

segundo

tipo

de

elaboran

nutrición

es

la

agua se "rompen". Como recordaras, las

h e t e ró tro fa: la llevan a cabo las células

moléculas del agua

que no hacen la fotosíntesis y requieren

oxígeno e hidrógeno; cuando se "rompen",

tomar

la

ya

elaborado

nutrimentos diferentes

de de

los

el

los

alimento. Los vegetales

nutrimentos

son

de

los

planta

utiliza

se

el

componen de

hidrógeno

para

transportar energía, y el oxígeno se libera a la atmósfera.

animales. El vegetal requiere tomar del medio sale minerales, dióxido de carbono

Muchos seres vivos utilizan el oxígeno

y

para respirar.

agua;

el

animal

necesita

ingerir

alimentos (materia orgánica) Y agua. Los

En

resumen,

ocurren

tres

vegetales son autótrofos, porque hacen la

importantes en la fotosíntesis:

sucesos

cual

•

Se capta la energía del Sol.

transforman el dióxido de carbono y el

•

Se elabora glucosa.

fotosíntesis,

agua

en

por

medio

sustancias

de

la

alimenticias.

La

fotosíntesis y la quimiosíntesis posibilitan

Se libera oxígeno.

que los seres vivos tengan las sustancias y la

energía necesaria para realizar

los

76

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

LA FOTOS Í NTES I S Y LA R ES PI RACI ÓN CELU LAR S ON P ROCES OS I NVERS OS

fig u ra 2 . 2 6 , pro ce so s d e la fo t o s ín te s is . La fotosíntesis es la función a las plantas

Todas las células de las plantas, y de

y

liberan

todos los demás seres vivos efectúan la

oxígeno, para ello necesitan luz

respiración celular para tener energía (en

solar, dióxido de carbono y agua.

forma de ATP) a

través de

la

cual

elaboran

glucosa

fin de realizar sus

funciones. Pero sólo las plantas, las algas Como habrás notado, la respiración celular

realizar la fotosíntesis. Por esta razón,

es inversa a la fotosíntesis. En la fotosíntesis, la luz solar es captada y transferida a la glucosa. En la respiración celular,

la

molécula

de

y ciertos tipos de bacterias son capaces de

glucosa

se

importantísimo cuidarlas y protegerlas: ¡ellas proporcionan energía todos los seres vivos!

descompone y transfiere su energía al ATP, sustancia que después utilizarán las

P ROB LEMAS Y ACTI VI D AD ES

células. A. formación de grupos de aprendizaje cooperativo Influencia de la luz en el crecimiento de las plantas Propósito Observar la importancia de la luz para el desarrollo de la fotosíntesis.

Ma t e ria l: Cuatro plantas pequeñas, de la misma especie y del mismo tamaño, cada una en maceta del mismo tamaño y con el mismo tipo de suelo; cuatro focos de 20, 40, 60 y 100 watts; cuatro portalámparas; cuatro

77

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ cajas grandes donde quepan las plantas,

Expongan sus respuestas ante el grupo,

una regla o cinta métrica.

discútanlas

y

obtengan

conclusiones

generales. a) Rotulen las plantas con las tetras

D I S CUS I ÓN A N I VEL D E G RU P O.

A, B, C, D. Colóquenlas dentro de las cajas, y en un cuarto donde no

¿La fotosíntesis y la respiración celular son

entre la luz del día.

procesos inversos o complementarios? ¿En qué se basan para afirmarlo? Expongan

b) Sobre cada una de las plantas

sus

respuestas

ante

el

grupo,

ubiquen uno de los focos, a 40 cm

arguméntenlas y entre todos, obtengan

de altura.

conclusiones comunes.

c) Dejen prendidos los focos las 24 horas

del

dia,

durante

una

ELA B ORACI ÓN

DE

MA PAS

CON CEPTUALES ,

semana. Observen a las plantas

Elabora

todos los días, midan su altura en

respiración celular y otro de la fotosíntesis.

centímetros y registren cualquier

Expongan

cambio

explíquenlos.

que

noten

en

ellos.

un

mapa

sus

conceptual,

mapas

ante

de

la

el

grupo;

DE

LOS

Riéguenlas cada tercer día. EN

EQUI P OS

DI S CU TAN

LAS

P REGU NTAS S I GUI ENTES : •

¿Qué sucedió con las plantas?

•

¿Cómo explican esos resultados?

RELACI ON

DE

I D EAS

S I MB OLOS .

Un símbolo es una imagen generalmente sencilla, que representa una o varias ideas.

•

¿Qué relación tienen los resultados

Algunos simbolos que tu conoces son los

con el fenómeno fotosintético? ¿Por

de no fumar, el de la Cruz Roja, y el de "te

que?

amo". En una cartulina elabora un símbolo que

•

¿Por qué al iniciar el experimento

represente a la respiración celular y otro

las plantas debían tener el mismo

que

tamaño?

Expónganlos ante el grupo y expliquen por

represente

la

fotosíntesis.

qué los hicieron así. ¿Qué habría ocurrido si no hubiera sido así?

LOS

CLOROP LAS TOS

Y

LA

FOTOS Í N TES I S §

Diseñen un experimento en el que se compare la luz solar con la luz de focos de distintas intensidades,

¿Co m o ca p t ur an la s cé lu la s v e ge ta le s la e n e rg ía lu m ino s a y com o la t ra n s for m a n e n e n e r g ía q u ím ic a?

en relación con el crecimiento de las plantas.

Los cloroplastos se hallan presentes en

78

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ las células vegetales, son de forma

nismos a u t o tro f o s producen moléculas

ovoide y están integrados

alimenticias ricas en energía (como la

por

una

membrana de doble capa y una matriz

glucosa:

C6H1206),

homogénea llamada estroma, en la que

compuestos simples como el bióxido de

se encuentran las pilas de grana que

carbono

contienen clorofila y caroteno idees. Los

capturando la energía luminosa.

(CO2)

y

a

partir

el

agua

de

(H20),

grana están conectados unos con otros por medio de membranas, la función de

6CO2 + 6H20 + Luz --

los cloroplastos es la fotosíntesis (figura

C6H12 O6 +

602

2.18). La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas verdes y otros orga-

fig . 2 . 1 8

clor o p la s to ,

or ga n e lo

de

la s

En

la

fase

luminosa,

los

fotones

capturados por la clorofila proporcionan

cé lu la s v e ge ta le s.

energía para dividir dos moléculas de agua (H2 0) en una molécula de oxigeno La fotosíntesis consta de una serie de complejas vías metabólicas que pueden resumirse en una secuencia de reacciones dependientes de la luz (fase luminosa), donde se produce NADPH (nicotinamida adenin

nucleótidofosfato)

y

ATP,

los

cuales sirven mas tarde para reducir al bióxido de carbono (C02) en carbohidratos en la fase oscura.

(02), cuatro

protones

electrones

-

cuatro

e

-

(e ). y

moléculas de

(H+) y

cuatro

Simultáneamente,

dos

H•

convierten

NADP+ (oxidada) a

los dos su

forma reducida NADPH. Otra parte de energía luminosa ayuda a agregar fosfato inorgánico P al difosfato de adenosina ADP + P, para formar una molécula

que

almacena

energía

ATP

79

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

(trifosfato

de

adenosina

o

adenosin

trifosfato). En la fase oscura (llamada así porque no requiere luz), la energía almacenada en el ATP y en el NADPH se extrae para convertir al bióxido de carbono y a los hidrógenos en glucosa durante el ciclo de Calvin. La mitad de hidrógenos y todos los

electrones

obtienen

a

que

partir

se del

requieren NADPH

y

se los

hidrógenos restantes se obtienen del agua (figura 2.19).

fig. 2.19 La fotosíntesis. El esquema ilustra las dos fases: luminosa y oscura. A la izquierda, las

reacciones

dependientes

de

lu z

muestran la forma en que se utiliza el agua y la manera en que se forma el oxígeno, el ATP y los hidrógenos. El ATP y los

hidrógenos

reacciones

que

son no

utilizados requieren

en de

las luz,

conocidas como fase oscura.

80

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

81

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

82

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ cleo es la de un centro de control desde el

EL N Ú CLEO Y LA DI VI S I ÓN CELU LA R

que se envían las instrucciones para el Las células animales generalmente tienen

funcionamiento adecuado de la célula. Las

un núcleo esférico, con un diámetro entre

células, como los organismos, tienen un

4 y 6 micrómetros. En las células ve-

periodo de vida llamado c ic lo c e lu la r ,

getales el tamaño es similar al de algunas

que es tempo transcurrido desde que se

células animales, pero la forma es más

forma una célula hasta que se divide,

irregular, pues la presión que ejercen las

dando lugar a dos nuevas células. Este

vacuolas tiende a deformarlo. El medio

periodo

interno del núcleo se llama n u c le o p la s m a

distintas (fig. 2.29).

comprende

dos

etapas

muy

y en él se observa el nucleolo (fig. 2.28). El núcleo contiene la mayoría del ácido desoxirribonucleico (ADN) celular, que no esta libre, sino que se encuentra como cromatina que no es visible al microscopio óptico, en el cual puede distinguirse sólo como masa tenida con colorantes básicos cuando la célula no esta en división. Además del ADN, el núcleo contiene gran numero de proteínas, las h is t o n a s y n o que

h is t o n a s ,

forman

parte

de

la

cromatina, y otras proteínas y enzimas para las principales funciones que

se

realizan en su interior: re p lic a c ió n y t ra n s c rip c ió n . Finalmente,

el

núcleo

contiene

una

cantidad variable de ácido ribonucleico (ARN), pues la transcripción tiene lugar en su interior; en los núcleos con mucha actividad siempre hay ARN en movimiento hacia el citoplasma. ¿ Có m o

t ra n s m it e n

in f o r m a c ió n

g e n é t ic a

c é lu la s de

un a

su ge

o tr a ? Para entenderlo, es

n e r a c ió n a preciso

la s

recordar

que

en

algún

mo

mento de su vida las células duplican su material

hereditario,

el

ADN.

En

este ácido, se encuentran las instrucciones genéticas se

dirige

a la

partir

de

sintesis

las de

cuales proteínas

División y separación de cromosomas.

específicas. Por tanto, la función del nu-

83

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2.29 en el ciclo celular .las frases de

encuentra en G1 .

crecimiento de la interfase alternan con

En el transcurso

las fases

síntesis de ARN y de proteínas se produce

de división, que incluye la

citosíntesisi.

de

la

interfase,

la

más o menos a un ritmo constante.

CROMOS OMAS §

Interfase o etapa de crecimiento celular, esta comprende el tiempo

Los cromosomas son las estructuras de la

que transcurre entre una y otra

célula

división sucesiva.

genética.

que

contienen

Un

considerado §

la

información

cromosoma como

un

puede

ser

componente

División celular o etapa en la cual

nuclear dotado de organización individual

a partir de una célula inicial se

y funciones especiales (fig. 2.30).

forman las dos nuevas células

Esta información genética esta en forma

hijas.

de ADN; es capaz de autoduplicarse y de mantener sus propiedades morfológicas y fisiológicas

a

Durante la interfase, la duplicación del

celulares

ADN solo

procarióticas,

tiene

lugar

en un periodo

lo

largo

sucesivas. los

de

En

divisiones

las

cromosomas

células están

limitado denominado fase S (sintesis del

formados por largas cadenas circulares

ADN). Debido a esto, la

de

interfase

se

1

(fig.

2.31).

En

las

células

eucarióticas los cromosomas se forman

subdivide e n tre s f a s e s : Fa s e G

ADN

(del ingles gap, que significa

por tiras de diferentes longitudes de ADN

"espacio vacio" o " separación") inicia

(fig. 2.32).

después del periodo de división celular;

Todos los organismos tienen un número

es una etapa de crecimiento general y de

definido de cromosomas; por ejemplo, las

duplicación

células humanas tienen 46, el perro tiene

de

los

organelos

citoplasmáticos.

78 y el caballo

Fase S (síntesis de ADN) o segunda etapa

contienen la información genética

es un periodo de síntesis, no solo del

controla

ADN, sino también de las proteínas que

crecimiento y la división celular. Además,

forman

están formados de un material Llamado

parte

de

la

cromatina,

las

66. Los cromosomas que

la actividad celular, como el

constituido

de

ADN

y

histonas y no histonas, que se unen

c r o m a t in a ,

rápidamente con el material genético

proteínas. La función de estas proteínas es

recien sintetizado.

la de plegar la molécula de ADN para que

Fase G2 es un periodo de preparación

pueda estar dentro del núcleo. Esto es

para que la célula entre en la división

muy importante, pues la doble hélice que

celular; en esta fase la célula contiene

forman los cromosomas es mucho más

doble cantidad de ADN que cuando se

larga que el cromosoma mismo.

84

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

85

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

polinucleadas. Los cromosomas están formados por dos cromátidas

o

partes

comúnmente

se

idénticas

llaman

que

cromátidas

hermanas. Cada par de ellas esta unido en

un

área

Llamada

c e n t ró n ,

que

generalmente está localizado en el centro del cromosoma.

En

otras

células

es

posible que se replique varias veces el ADN, sin división de la célula, por lo que la célula

que

genético

resulta

tiene

aumentado

el

varias

material

veces,

se

denominan poliploides. En el año 1800, los biólogos definieron cuatro fases de la mitosis: E

Durante

P ro fa s e .

esta

fase,

los

cromosomas se condensan en el núcleo. MI TOS I S

Las

cromatidas

cromosomas La m it o s is o fa s e M del ciclo celular es el

proceso

continuo

que

replica

los

cromosomas y forma dos nuevos núcleos. En esta, persiste e1 número original de cromosomas

durante

las

divisiones

nucleares sucesivas. Por tanto, las células somáticas se dividen por medio de la mitosis y todas contienen un doble juego de cromosomas al que se conoce como diploide ( 2 n ) . La mitosis puede durar unos

pocos

minutos

o

incluso

días

empieza después de la interfase y termina antes de la citocinesis.

algunas anomalías. A veces pueden ocurrir varias divisiones sucesivas del núcleo sin

do células con muchos núcleos o

el

condensados

microscopio

centríolos,

dos

originan

de

son

los

visibles

compuesto.

pequeñas

Los

estructuras

localizadas en el citoplasma cerca de la envoltura nuclear, se separan y adquieren posiciones núcleo;

opuestas

además,

a

son

cada

lado

del

estructuras

que

contienen tubulina, proteína que empieza a formar los llamados

microtúbulos que

constituyen una estructura librosa llamada h u s o m it ó t ic o . Hay

que

vegetales

recordar no

pueden formar

En ciertas células, la mitosis presenta

citocinesis,

bajo

hermanas

tienen

que

las

células

centriolos,

pero

un hueso de estructura

casi idéntica al de las células animales. Al final de la profase

hueso mitótico

se

estrecha hacia los polos de la célula. La envoltura nuclear y el nucleolo se rompen en

pequeños

desaparecen.

fragmentos Una

parte

y

después de

cada

86

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

centrómero del cromosoma se une a las fibras del huso empiezan

a

2.33)

mitótico y las fibras

mover

a

las

cromátidas

hermanas hacia el centro de la célula (fig

87

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Me ta f a s e .

son

cromosomas, que se desenrollan para

empujados hacia el centro de la célula,

formar una masa de cromatina. Al final

donde

de la telofase, el huso mitótico se ha

se

conectan

Los

cromosomas

alinean. al

Los

centrómero

microtúbulos de

cada

desbaratado.

cromosoma con los polos del huso y debido al arreglo que presentan en forma

La

citocinesis

o

división

de estrella se llaman a s t e rs . Al final de la

empieza durante la telofase, mientras se

metafase, cada cromosoma esta alineado

forma el nuevo núcleo. En las células

a igual distancia de los extremos de la

animales, la

célula.

centro de la célula madre se invagina para

membrana

citoplasmica

celular en el

formar una división justo a la mitad. An a f a s e . En ésta, los centrómeros se

Cuando esto ocurre se forman dos células

separan, las fibras del huso mitótico

idénticas a la célula progenitora con su

jalan a los cromosomas hacia los polos

membrana celular completa.

de la célula. Una vez separadas las cromátidas hay dos grupos idénticos de cromosomas. Esta fase termina cuando los dos grupos de cromosomas, recién formados,

están

localizados en

los

extremos de la célula.

Te lo f a s e . En esta última fase, se han formado dos núcleos. El proceso es inverso a lo que ocurre durante la profase. Las envolturas nucleares se forman alrededor de cada grupo de

88

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

conoce como c é lu la d ip lo id e ( 2 n ) . Casi

MEI OS I S En casi todas las especies eucarióticas, los descendientes son producidos por la unión de dos células especializadas que contienen las instrucciones genéticas para crear un nuevo organismo. Se sabe que cada especie

tiene

un

número determinado de cromosomas y que en los seres humanos es de 46; es decir, 23 cromosomas de cada célula sexual. Cada célula, que contiene dos juegos completos de cromosomas, se

todas las células del cuerpo son diploides. Las

células

sexuales

espermatozoides)

se

(ovulos

combinan

y para

producir descendencia y contienen solo 23 cromosomas, la mitad del número de las células diploides. La célula que contiene solo un juego completo de cromosomas se llama c é lu la h a p lo id e ( n ) . Las células reproductoras haploides se llaman g a m e t o s o c é lu la s s e x u a le s .

89

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Para

mantener

el

numero

de

cromosomas estable de generación en generación, las células haploides se reproducen por medio de un proceso llamado meiosis, que es un tipo de reproducción celular, cuyo numero de cromosomas es reducido a la mitad para que la célula hija sea haploide (n). La meiosis solo tiene lugar en los gametos de animales y vegetales que

La meiosis comprende dos divisiones sucesivas.

Antes

llamada

m e io s is

I,

se

caracteriza por una profase muy larga en la que los cromosomas homólogos se aparean íntimamente y efectúan un intercambio de material genético. En la segunda división llamada m e io s is 1 1 , las dos cromátidas de cada cromosoma se separan en dos células haploides. Al principio de la meiosis I, el par de cromosomas homólogos se sitúan muy cerca uno del otro. Mientras se aparean,

se reproducen sexualmente.

nucleares

división

de

la

primera división se copia el ADN, justo como ocurre en la mitosis. La primera

los

brazos

de

los

cromosomas

intercambian segmentos de ADN en el proceso

llamado

entrecruzamiento.

Como hay una Bola replicación de ADN,

90

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

pero dos divisiones, la meiosis produce

Las

dos

divisiones

meióticas

son

la mitad de los cromosomas.

tradicionalmente divididas en ocho fases (fig. 2.34).

2.34

en

la

m e o s is

dos

ju e go s

de

Me t a f a s e

I.

El par de

cromosomas

cu a tro

homólogos se mueve hacia el ecuador de

ce lu la s , ca d a u na d e la s cu a le s tie n e la

la célula con ayuda de las fibras del huso

m it a d

acromático.

crom o s om a s

se

d iv id e n

e n tre

de lo s cro m o s o m a s d e la cé lu la

Estos

cromosomas,

formados cada uno por dos cromátidas,

or ig in a l.

se mantienen juntos. Aunque tienen los mismos nombres que la mitosis, los eventos que suceden son significativamente diferentes en algunos

§

I . En esta fase, los

cromosomas

aspectos.

por acción de las fibras del huso.

cromosomas homólogos se acomodan en después

ocurre

se

los polos opuestos de la célula

y la envoltura nuclear se rompe. Aquí los

y

homólogos

separan y son empujados hacia

Profase I. Los cromosomas se condensan

pares

Anafa s e

Cada

el

cromosoma

permanece

compuesto por las dos cromatidas

entrecruzamiento.

unidas por su centrómero. §

Te lo f a s e I . Aqui los cromosomas alcanzan los polos de la célula. En la mayoría de los organismos el

91

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ citoplasma se

divide,

dos nuevas células.

formando Aquí

cada

c it o c in e s is , en la cual se forman las membranas

alrededor

de

las

cuatro

célula producida contiene la mitad

células hijas que contienen un número

del numero de cromosomas de la

haploide de cromosomas (n). La cantidad

célula original. Por esta razón la

de material genético se redujo y se realizó

meiosis I se llama comúnmente

la combinación de cromosomas en cada

división reduccional.

gameto. La

importancia

Las dos células producidas en la m e io s is I

radica

ahora

eficiente

entran en

meiosis II,

Con

la

en

que de

del es

entrecruzamiento una

producir

diferencia de que los cromosomas no se

g e n é t ic a ,

replican, de esta manera cada uno tiene

binación

de

genes y

dos cromatidas.

producir

la

v a ria c ió n

es

manera

muy

re c o m b in a c ió n

decir, una nueva comde

esta

forma

g e n é t ic a .

La

velocidad en el cambio de las especies • P ro f a s e I I . Se forman de nuevo

está,

frecuentemente,

limitada

por

la

las fibras del huso acromático y los

cantidad de variación genética disponible;

cromosomas

el

se

vuelven

a

condensar.

entrecruzamiento

tiene

un impacto

enorme en la evolución de las especies.

• Me ta f a s e I I . El huso acromático alinea los cuatro cromosomas en el centro de la célula. • An a f a s e

I I . Los centrómeros se

dividen y se separan las mitades (cromatidas) de cada cromosoma paterno, y se desplazan hacia los polos de la célula. • Te lo f a s e . Cada uno de los cuatro núcleos producidos en esta fase reciben una cromatida, que ahora se denomina cromosoma. La

m e io s is

II

es

seguida

por

la

92

EL CI TOP LA S MA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

93

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

B LOQUE I I I B I OMOLÉCU LA S Y CÉLU LAS , S U EN S EÑ AN ZA Y AP REN D I ZA JE EN LA ES CUELA S ECUN D ARI A §

Ideas de los alumnos: concepto de célula y de su estructura. Como trabajar con las ideas previas.

§

Errores conceptuales en biología referidos

a

la

evolución

y

estrategias para mejorar el trabajo docente

EL TAMAÑ O DE S ERES VI VOS , CÉLU LAS Y MOLÉCU LA S .

En esta actividad desarrollarás la intuición sabré el tamaño de algunas estructuras, que

se

estudian

en

la

biología.

Comenzaremos en esta primera parte con

unos cuántos decimetros al nacer, hasta más de 2 metros. Un elefante puede medir 4 metros. Los árboles pueden tener alturas desde menos de un metro hasta

el mundo macroscópico. En nuestra vida cotidiana

ejemplo, una persona puede medir desde

usamos el

metro (m) como unidad de medida de longitud porque la mayoría de las cosas con las que interactuamos tienen un tomaño de este orden. Muchos animales y plantas que conocemos tienen magnitudes que pueden medirse en metros. Por

más de 100 metros. Las ballenas pueden medir desde unos cuantos metros hasta más de 30 metros. Para darnos una idea de las dimensiones anteriores, comparemos un hombre de 2 metros de altura con una ballena de 30 metros de longitud y un árbol gigantesco

94

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

de 120 metros. ¿Cuántas veces más

ballena?________________

grande

¿

es

la

ballena

que

el

y

el

hombre?__________________________

árbol?______________________dib

¿Cuántas veces más grande es el árbol

ujalos en una hoja.

que

la

ballena?___________________________

Para representar magnitudes que difieren

¿Cuántas veces más grande es el árbol

en rangos considerables, es recomendable

que

usar una escala que varie en potencias de

el

hombre?__________________________

10, como la mostrada a continuación.

_________________De acuerdo con las

Cada marca (0.1 m, 1 m, 10 m y 100 m)

relaciones anteriores, si dibujamos un

representa una longitud 10 veces mayor

hombre de media centimetro de altura,

que la anterior.

¿cuántos

centimetros

debe

medir

la

______________________ El ojo humano puede distinguir objetos En

el

diagrama

anterior,

las Hienas

gruesas que representan las magnitudes de árboles y ballenas no estan completas. Extiendelas

de

acuerdo

con

las

di-

pez

tiene

una

longitud

de

20

centimetros (0.2 m). Colocalo con una

Piensa en tres animales que correspondan cada

una

de

las

tres

puntito tiene más o menos este espesor. Así, el segundo rango de magnitudes que

de un milímetro hasta 100 milímetros (que

equivalen

a________________

centímetros,

flecha en la escala de arriba.

a

décimo de milímetro). Por ejemplo, un

examinaremos va desde la décima parte

mensiones mencionadas anteriormente. Un

con un grosor de hasta de 0.1 mm (un

divisiones

marcadas en el diagrama anterior (de 0.1 a 1 m; de 1 a 10 m y de 10 a 100 m). Inclúyelos en el diagrama con una flecha indicando su tamaño aproximado. Para objetos mas pequeños utilizamos el milímetro (mm) como unidad de medida.

______________decímetro

a y

a

0.1

metros). La hoja de una planta puede medir 60 mm. ¿Cuantos centímetros es esto?______________________ Una lombriz tiene una longitud de 20 mm. Un mosquito puede medir 5 mm y una hormiga mide tan solo 2 mm. La siguiente figura muestra esta escala.

¿Cuantos milímetros forman un metro?

95

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Piensa Este

segundo

rango

es

el

menos

en

dos

correspondan

al

animales rango

de

más la

que escala

interesante, ya que no se encuentran

anterior. Inclúyelos en el diagrama con

muchas estructuras biológicas dentro de

una

el. Sin embargo, las dimensiones de

aproximado.

muchos

Estima

órganos

de

animales

y

del

flecha el

indicando ancho

de

su un

tamaño cabello

y

hombre se encuentran en este rango. Por

representa esta magnitud en la escala de

ejemplo, el riñón es un órgano que en el

arriba

ser

párrafo sobre el poder del ojo humano).

humano

mide

solo

(_______mm). Indica con una

5

cm flecha

Las

(sugerencia: regresa a

dos

escalas

estudiadas

leer el

en

esta

donde se ubica esta medida en la escala

actividad son una la continuación de la

de arriba.

otra, como se muestra en el diagrama

En el oido tienes tres huesecillos Clamados

siguiente. El extremo derecho (100 mm)

martillo, yunque y estribo, que miden

de la ultima escala embona perfectamente

alrededor de 5 mm. Mide uno de los

con el extremo izquierdo (0.1 m) de la

huesos de tus dedos en milímetros (dobla

primera escala ya que son equivalentes

tu dedo para que veas bien los huesos que

(100 mm = 0.1 m).

contiene): , Representa estas dos medidas en la escala anterior. Los huevecillos de un pez miden 2 mm. Representa su medida en la figura de arriba.

distinguir objetos de estos tamaños. Sin embargo, en la división que aparece En todo este rango, el ojo humano, sin

primero, de menos de un milimetro, la

ayuda

observación se vuelve más difícil. En

de

algún

instrumento,

puede

96

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ estos casos necesitaremos instrumentos

algunas estructuras que se estudian en la

especiales: lentes, lupa y posiblemente el

biología.

microscopio.

pasaremos al mundo microscópio.

Marca en la escala anterior, con flechas,

La gran mayoría de

una hormiga de 1 milímetro, un pez de 10

Forman a

centímetros, un perro de 1 metro de largo

tamaño mucho menor que un milímetro.

y un árbol de 10 metros de alto.

Una medida "típica" de una célula es de

Recuerda que, en esta escala, cada marca

una centésima de milímetro (0.01 mm).

representan una medida 10 veces mayor

Suponiendo

que su inmediata anterior. De acuerdo

células se requieren para formar con ellas

con

una

esto,

contesta

las

siguientes

En

esta

los

línea

segunda

las células que

organismos

esta

de

parte

tienen

medida,

un

un

¿Cuántas

milímetro

de

preguntas:

largo?_____________________¿Cuántas

¿Cuántas veces es más grande el pez que

células se requieren para formar con ellas

la hormiga?____________

una línea de un centimetro de largo?

¿Cuantas veces es más grande el perro

¿Cuántas células se

que la hormiga?___________

formar una pared de un tejido de un

¿Cuantas veces es más grande el árbol

centímetro cuadrado? (sugerencia: 1 000

que el pez? ______________

por lado serian en total, 1 000 X 1 000)

¿Cuantas veces es más grande el árbol

__________________________¿Cuántas

que la hormiga?___________

células se necesitaran para formar un

necesitaron para

centímetro cúbico de un tejido? (1 000 X Marco también en la escala un hombre de

1

000

000

=)

¿metros de altura y contesta lo siguiente.

_________________________________ ___________________________

Aun

¿Cuántas veces es más grande el hombre

cuando las células son, por lo general,

que el perro? _______________

estructuras muy pequeñas, es curioso que

¿Cuántas veces es más grande el hombre

algunas células nerviosas y musculares

que el pez? _________________

llegan a alcanzar luna longitud de un

¿Cuántas veces es más grande el hombre

metro. Sorprendente, ¿no?

que la hormiga?______________

Una unidad más apropiada para expresar estas medidas es el micrómetro (gm),

Las víboras pueden tener longitudes muy

que se define como la milésima parte del

diversas. Averigua en una enciclopedia la

milímetro. En esta unidad, la medida

variedad de sus medidas y representa el

típica de la célula citada antes, de 0.01

rango completo en la escala anterior.

mm, equivale a 10 gm. Los glóbulos rojos (eritrocitos)

son

células

que

miden

aproximadamente 8 gm. EL

TAMAÑ O

DE

S ERES

VI VOS ,

CÉLU LAS Y MOLÉCU LAS ( I I )

La gran mayoría de las células vegetales y animales en tejidos están en el rango de 10 gm a 100 gm. La mayoría de las

En

esta

actividad

seguiremos

bacterial, que son animales unicelulares,

desarrollando ideas sobre el tamaño de

97

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ tienen un tamaño en el rango de 1 gm a

micrómetro. Esto puede observarse en la

10 gm, aun cuando algunas de ellas miden

siguiente escala de medidas.

tan

sólo

unas

cuantas

décimas

de

celulares, que miden menos

de

una

décima de micrómetro (entre 0.03 y 0.1 µ.m). Para expresar estas dimensiones Un cloroplasto, organelo de las células

tan pequeñas, podemos usar una unidad

vegetales que contiene a la clorofila, tiene

todavía más pequeña que el micrómetro

una dimensión aproximada de 4 µm.

llamado nanómetro (nm). Un nanómetro

Representa esta magnitud en la escala de

es la milésima parte de un micrómetro.

arriba con una flecha y su nombre.

Las

Las

encuentran entre 30 y 100 nm.

mitocondrias

son

estructuras

dimensiones

de

los

virus

se

subcelulares muy importantes que miden

Las moléculas, par ser constituyentes de

alrededor de

1 µm. Representa esta

las células, tienen magnitudes mucho

magnitud en la escala de arriba con una

menores que estas. Las proteínas, que

flecha y su nombre.

son moléculas muy grandes, miden entre

Algunos otros organelos de la célula, que

4 y 10 nm. Los lípidos, otro tipo de

se

moléculas, miden entre 1 y 4 nm.

estudiaron

más

adelante,

tienen

dimensiones menores a un micrómetro.

Las medidas de virus y proteínas están

¿Donde quedan los virus? No en el rango

representadas en el diagrama siguiente.

anterior,

Incluye las medidas de los lípidos dados

ya

que

son

todavía

más

pequeños. Los

virus

en el párrafo anterior. son

microorganismos

no

98

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Los lípidos y las proteínas se conocen

entonces dentro de la célula?

como macromoléculas. Los tamaños más

Por ultimo, los átomos tienen medidas de

normales de moléculas se encuentran en

entre 0.05 y 0.4 nm. Representados en la

el rango de 0.3 a 1 nm. Representa estas

escala de arriba.

moléculas en la escala de arriba.

Las

Aun cuando las moléculas son típicamente

actividad son una la continuación de la

muy pequeñas, podemos encontrar en

otra, tal como se muestra en el diagrama

muchos organismos moléculas como la de

siguiente. El extremo derecho (100 nm)

ADN, que pueden llegar a medir ¡hasta 2

de

metros! ¿Como crees que quepan

perfectamente con el extremo izquierdo

dos

escalas

la

estudiadas

ultima

en

escala

esta

embona

(0.1 µm) de la primera escala, yo que son equivalentes (100 nm == 0.1 µm).

representa una medida 10 veces mayor que su inmediata anterior. De acuerdo Como se verá en una actividad posterior, para observar las estructuras que caen en este rango

de medidas se

necesitan

instrumentos especiales. Para observar células

y

bacterias

es

necesario

un

microscopio. Los virus, moléculas y áto

con

esto,

contesta

las

siguientes

preguntas: ¿Cuantas veces es más grande el virus que la molécula?______________ ¿Cuantas veces es más grande la bacteria que la molécula?___________ ¿Cuantas veces es más grande la célula que la bacteria?_____________ ¿Cuantas veces es más grande la célula

mos pueden ser observados sólo con el

que el virus? ________________

microscopio electrónico. Marca con flechas en la escala anterior uno célula de 40 µm, una bacteria de 4 µm, un virus de 40 nm, una molécula de 4 nm y un átomo de 0.4 nm.

Desarrollando ideas En una cartulina, une la escala anterior con la de la página 20 (se complementan

Recuerda que, en esta escala, cada marco

99

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

una con la otra como se muestra a continuación).

microscopio puede producir y, con esto, relacionaremos el tamaño real y el tamaño En

ella

más

aparente. Ya mencionamos que el ojo

importantes que hemos estudiado en es-

humano tiene la capacidad de distinguir

tas

átomos,

objetos hasta con un grosor de un décimo

moléculas, virus, bacterias, células y las

de milímetro (0.1 mm), como un puntito.

medidas de algunos animales y plantas.

Esto está representado en la escala de

dos

indica

las

actividades:

dimensiones

las

de

abajo. Sin embargo, para observar un AU MEN TO D E U N MI CROS COPI O

objeto, este debe tener una dimensión mayor que dependerá de los detalles que queramos percibir.

en esta actividad mostraremos cómo se calcula el número de aumentos que un

lentes tiene un aumento definido. Por ejemplo, si el ocular tiene un aumento de Un microscopío es un instrumento que

15 veces ( 1 5 X) y el objetivo de 10 veces

amplifica los objetos par media de dos

(10X), el objeto bajo observación será

lentes. Una se encuentra en el ocular

aumentado 15 X 10 = 150 veces.

(cerca del ojo) y la otra en el objetivo

En la siguiente tabla calcula el aumento

(cerca del objeto). Cada una de estas dos

total para las lentes dadas.

100

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Este

tamaño

de

aproximadamente

1

milímetro no es suficiente para observar los

eritrocitos.

Necesitamos

mayor

Supongamos ahora que ponemos en un

aumento.

microscopio (ocular: 15X, objetivo: 10X)

Supón ahora que cambias el objetivo del

una capa de una planta que tiene células

microscopio a una lente más potente

de 30 .tm de tamaño. ¿Que tamaño

(ocular: 15X, objetivo: 40X). ¿Cuál seria

aparente tendrán estas células al verlas a

ahora

través del microscopio?

eritrocitos bajo el microscopio? Calcula

30 µm X (150)

el

tamaño

aparente

de

los

abajo este valor:

=______________________ r µm 8 µm X ( _______ Recuerda que 1 000 micrómetros (µm)

) = _________=

µm = (___________)mm

equivalen a 1 milímetro. Convierte esta cantidad a milímetros:

Este casi medio centímetro es suficiente para observar los eritrocitos.

4500µm________________________mm

Con

el

microscopio

anterior, ¿podrías

observar bacterias grandes y pequeñas? Este tamaño es casi medio centimetro

(Recuerda que el tamaño de las bacterias

(observa una regla). No es un tamaño

está en el rango de 1 a 10 µm.) Escribe

grande,

tus

pero

suficiente

para

ver

las

conclusiones:

células bajo el microscopio.

__________________________________

Con el mismo microscopio, calcula el

__________________________________

tamaño aparente que tendrán los eri-

__________________________________

trocitos de 8 µm al poner una gota de

__________________________________

sangre bajo este microscopío:

__________________________________ __________________________________

8 µm X (150) =___________µm =_______________

mm

__________________________________ __

Con

el

microscopio

anterior, ¿podrías

observar virus? Escribe tus conclusiones: __________________________________

101

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

__________________________________

Multiplica

esta

cantidad

__________________________________

(recorriendo el punto decimal tres dígitos)

__________________________________

para

__________________________________

micrometros:

obtener

su

por

1

equivalente

000

en

__________________________________ __________________________________

0.0067 mm =-_______________

µm

__ Hagamos ahora un ejercicio diferente.

Por el tamaño, lo que estamos observando

Supongamos que usamos un microscopio

podría ser el núcleo de la célula.

todavía

Como

mas

potente

(ocular:

15X,

podrás

haber

notado,

la

objetivo: 60X) y que al observar con el,

amplificación máxima de un microscopio

apreciamos algo dentro de una célula con

es de 1 000 veces aproximadamente. Con

un tamaño aparente de aproximadamente

esto en mente, marca en la escala si-

6 mm. ¿Cual es su tamaño real? Primero

guiente el rango de tamaños que se

podemos calcular el aumento total:

pueden observar con un microscopio paro que el tamaño aparente sea de por lo

Aumento total=

menos 1 milímetro (recuerda que cada

_________________veces.

marca en la escala representa un aumento de 10).

Con esto podemos calcular el tamaño real en milímetros:

6 mm /(900) =__________________ mm

¿ P ORQU E

LAS CÉLU LAS

S ON

TAN

que

los animales

pequeños. ¿Tu

que

crees?_____________________________

P EQU EÑ AS ?

__________________________________ Una

pregunta

interesante

que

_____________________________

responderemos en esta actividad es si los animales

grandes

tienen

comparativamente células más grandes

102

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Pensemos en un pez pequeño de 10 cm de

Las

formulas

largo y una ballena de 10 m. ¿Cuántas

superficie y el volumen de una esfera son

veces mas larga es la ballena que el pez?

las siguientes:

__________________________________

Con

__________________________________

volumen de cada una de las células de

__________________________________

arriba.

ellas,

aproximadas

calcula

la

para

superficie

la

y

el

__________________

Basados en su proporción, podríamos esperar que el corazón, las aletas y en general todos los órganos de la ballena sean 100 veces mas grandes que los del pez,

excepto

sus

huevecillos,

¿por

que?_______________________ __________________________________ __________________________

¿Que notas si comparas la superficie y el volumen de cada una de ellas?

__________________________________ __________________________________

También podríamos creer que las células de la ballena son 100 veces más grandes. Sin

embargo,

esto

no

es cierto.

La

naturaleza decidió poner más células del

__________________________________ __________________________________ __________________________________ __________

mismo tamaño para formar tejidos más grandes en vez de construir células más grandes.

La

razón

la

daremos

a

continuación. Supón que en realidad la ballena tuviera células 100 veces más grandes que el pez. ¿Que

pasaría

entonces?

En

la

figura

siguiente hemos dibujado una célula de coda uno (obviamente no están a escala).

La

superficie

de

una

célula es muy

importante ya que es a través de ella que recibe todos sus nutrimentos y expulsa sus materiales de desecho. De acuerdo con lo anterior, ¿podrá la célula mentos

grande recibir por

suficientes nutrisu

superficie?

Explica:___________________________ __________________________________

Si

suponemos

que

las

células

son

esféricas, el radio de la célula del pez seria de una unidad y el de la célula de la ballena seria de 100 unidades.

__________________________________ __________________________________ ________________________

Supongamos ahora que por cada unidad de la superficie de la célula pasan 100

103

EL TA MA ÑO DE SER ES VI VOS , CELULA S Y MOLECULA S_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

moléculas para alimentarla. Así, la célula

Para la célula grande (superficie calculada

pequeña recibió en total (la superficie de

= 120 000 unidades), la cantidad total de

la célula pequeña calculada antes es de 12

moléculas que recibió a través de su

unidades):

superficie será de:

1 2 x 1 0 0 = 1 2 0 0 m o lé c u la s

1 2 0 0 00 X 1 0 0 = __ ___ __ _ ___ _ __ __

m o lé c u la s

Estas dos cantidades las hemos agregado en la tabla siguiente bajo el nombre de "Nutrimentos" en la cuarta columna.

La célula grande recibe más nutrimentos

000 000 / 4 000 000 =________

que la chica, pero su volumen es mucho mayor. ¿Cómo podemos calcular lo que

Discute con tus compañeros el significado

recibe coda porción de la célula?

de

En la última columna queremos calcular la

conclusiones

cantidad de nutrimentos que recibirá cada

__________________________________

unidad de volumen de la célula, es decir,

__________________________________

cada sección de igual tamaño de cada

__________________________________

célula.

__________________________________

Para la célula pequeña, recibe en total 1

__________________________________

200 nutrimentos y tiene un volumen de 4.

Los cálculos anteriores indican que una

Así:

célula

Nutrimentos por unidad de volumen = 1

nutrimentos para sobrevivir ya que su

200 / 4______________________

superficie puede proporcionarle muy pocas

estos

dos

grande

valores

no

y

tendría

escribe

tus

suficientes

cantidades, hablando acerca de células La célula grande recibe en total 12 000

pequeñas.

000 de nutrimentos y tiene un volumen de

Una opción seria hacer que la membrana

4 000 000. Así:

de una célula grande pose muchos más nutrimentos hacia su interior. Aun así,

Nutrimentos por unidad de volumen = 12

esto seria poco eficiente ya que el proceso

104

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ de transporte dentro de la célula, llamada difusión, es muy muy lento, cómo se estudiará en lecciones posteriores.

105

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ P ROB LEMAS AS OCI AD OS A LA ENS ENAN ZA D E LA EVOLU CI ÓN EN LA ES CU ELA S ECUN D ARI A: ALGU NAS S U GEREN CI AS FEDRO CAR LOS GUI LLÉN

educativos institucionales han planteado

I N TRODU CCI ÓN

modelos que parten de las estructuras individuales

y

culminan

procesos

lo s e s tu d ia n te s de

s e cu n da ria t ie ne n

Secretaria de Educación Publica modificó

p ro b le m as

com p re n de r

este modelo y propuso dentro de

lo s

Sin

grandes

Mu ch os e s t u d io s ha n d e m o s tr ad o qu e

para

biológicos.

con

embargo,

la

los

te or ía

nuevos programas de biología para el ciclo

e v o lu tiv a . En e s t e ar tícu lo s e id e n t ifica n

1993-1994, una estructura en la que los

a lg u n o s

procesos

e le m e n tos

e s e n cia le s

de

e s t os

de

la

pro b le m a s

y

se

evolutivos

adquieren

muy

p ro po n e n o p cio n e s d idá c tica s p a ra la

especial relevancia y se presentan como

e n s e ña n za

conceptos

de

la

e v o lució n

en

la

introductores

para

la

comprensión de los procesos biológicos.

e d u ca c ió n se c u n d aria .

Diversos estudios han demostrado que en Ca rlo s ( 1 9 9 5 ) , "Pr o -

los estudiantes del nivel existen problemas

b le m a s a s o c ia d o s a la e n s e ñ a n z a d e la

para comprender los elementos esenciales

e v o lu c ió n e n la e s c u e la s e c u n d a r ia :

de la teoría evolutiva. En este trabajo se

a lg u n a s s u g e r e n c ia s ", e n Cie n c ia , v o l.

caracterizan algunos de estos conceptos

4 6 , n u m . 2.

relacionados con los temas evolutivos.

Gu ille n , Fe d ro

1 . I NTRODUCCI ÓN

Hasta 1992, los programas de biología para la educación secundaria elaborados por la Secretaria de Educación Publica (SEP), no reconocieron.

La importancia de la enseñanza

de la

evolución como un elemento introductorio ala

comprensión

de

los

procesos

biológicos. el programa emergente para primer ,grado

R ES U MEN

que se aplico

1992-1993 ,dividía En nuestro país, la enseñanza de la

recibido

tradicionalmente

tratamiento marginal. Los enfoques

el curso en cinco

unidades ,el mundo vivo y la ciencia que lo estudia: células ,tejidos y órganos:

evolución en la escuela secundaria ha

en el ciclo

un

funciones

biológicas;

trasformación ;herencia

continuidad

y

y evolución ,y

106

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ salud humana para tratar de caracterizar

tema prioritario de un curso

el peso que recibió

para

cada uno

de los

estudiantes

de

l

de biología primero

de

temas elegidos ,se realizo un análisis de

secundaria .esto representa un problema

un libro propia

autorizado

por la

grave

SEP: biología de Maria

de texto

Batalla

,precedentes

Zepeda

y Humberto

editado

por

han sido

Méndez

Ramírez

Kaperluz

Mexicana .varios

los autores

que señalan la

curso

ya que los procesos biológicos necesarios de

,son

abordados

cualquier

de

manera

secundaria y en algunos casos ignorados. El tema

de la evolución

se inscribe

importancia del libro de texto en el ámbito

dentro de la unidad IV y es revisado en

escolar

3.5 paginas ,es decir el 1% de total del

como una fuente primaria

información Hernández

científica ,1994)

(Carrick

en

estados

de

,1982;

texto .el tratamiento

unidos

poco

ordenado

e

que se le da inclusive

es

presenta

,nueve de cada diez maestros utilizan el

inexactitudes, como al comparación de la

libro de texto el 90% del tiempo (yager y

selección

penick,1983, citado por candela ,1991). El

procesos

libro

al investigador

evolución ,cuando en realidad el primero

realizar análisis puntuales acerca de las

actúa sobre la variabilidad producida por

características

el Segundo.

de texto

permite

de

las

propuestas

natural y mutaciones análogos

que

como

producen

(Osborne y wittrock,1985: Novak y G owin

En 1993, en los programas de la SEP se

,1987) y es usado con gran

muestra

frecuencia

un

reconocimiento

importancia

de secundaria (Tamir

y Amir ,1987) en

evolutivos

algunos

forma

abusiva

necesario en la enseñanza de la biología

realizar

en la secundaria. la evolución

,obligando

de

al alumno

transcripciones

a

sin sentido

educativo

(

hardie .1987). El análisis elegido

de losa contenidos

arroja

resultados

del libro

dignos

de

inmediato

adecuadas

más reducido

necesario los

estudiar

mecanismos

y de

enseñanza para impartir este tema que

el resto de

notablemente

su antecedente

es la caracterización de la

se hace

permitan

numero

curso

biología como ciencia, en este contexto

,células ,tejidos y órganos . en contraste , tiene un

ocupa

y

primer

determinar

las unidades

antecedente

del

han utilizado

unidad II

un

la segunda unidad

que

171(61%)se ha destinado ala

como

temas

ahora por completo

descartarse; de las 279 paginas que se para cubrir los temas

establecer

la

por los estudiantes de los primeros cursos

casos

de

de

sugerir

estrategias

didáticas

con el fin de lograr

un

aprendizaje realmente significativo.

(unidad I ,38: unidad III , 22; unidad IV ,32; unidad V ,16 si consideramos .como

LOS P ROB LEMAS EN LA EN S EÑ AN ZA

un criterio

D E LA EVOLU CI ÓN

tema

de la importancia

el numero de horas

estudiarlo, una lectura

de cada

destinada

de estos

indicaría que, desde la óptica

a

datos

¿Por

qué

enseñar

evolución

en

de los

secundaria? T. Dobzhansky(1973) acuño

autores y de las autoridades educativas ,

una frase que refleja con claridad la

la estructura

de los organismos es el

107

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ importancia de la teoría evolutiva en el

escuela.

contexto biológico: "Nada tiene sentido

frecuentemente el detalle de los conceptos

en biología Si no es a la luz de la

sin

evolución".

globales. Ante este Panorama, existen dos

,

estudioso

actualmente

de

la

conocimiento

ningún

naturaleza

biológico

del

modelo

poner

atención

opciones; seguir

escolar

en

los

enfatiza

procesos

las ideas de

Shayer

el

(1974), quien sugiere que la evolución se

papel de la evolución como el cuerpo

enseñe por primera vez en el nivel de

teórico más global y unificador de la

preparatoria,

biología. La teoría de la evolución es la

complejidad o, en claro contraste, atender

pieza fundamental de la biología (Reiss,

la propuesta de varios autores (Deadman

1985) y posee importancia científica y

y Kelly, 1978: Engel N Wood, I985a),

social indiscutible. Esta caracterización

quienes recomiendan, en lugar

implicaría necesariamente la inclusión de

postergación del tema, la necesidad de

tópicos evolutivos en el currículum de los

instrumentar estrategias para impartirlo

primeros niveles de enseñanza formal de

más efectivamente. Ante esta disyuntiva

la

presentan en la

es necesario entender que una distinción

enseñanza secundaria (Deadman y Kelly,

importante es la que existe entre los

1978; Reiss,

Wood,

temas de currículum entendidos como los

diseño

procesos y criterios para seleccionar y

curricular, sin embargo, es muy impor-

ordenar el conocimiento, las destrezas

tante

actitudes que se enseñaran a un grupo

biología que se

1985b).

1985;

Para

manejan

Engel

realizar

identificar

preconceptos

cuestiona

El

las

que

sobre

el

nociones

los

un

y

y

estudiantes

tema.

determinado--

de

su

las

aparente

de

estrategias

la

de

el

enseñanza entendidas como la selección

propósito de identificar las ideas que los

de modos de enseñar y propiciar un

niños tienen sobre la evolución se han

ambiente de instrucción. En el primer

conducido

investigaciones

caso, lo importante es la elección de con-

(Deadman y Kelly 1978; Brumby, 1979;

ceptos; en el segundo la elección de

Engel y

actividades

con

un

Anderson, 1990).

significativo.

Esta

diferenciación

Los resultados han seguido una línea: la

importante, ya que permite evitar la supo-

evolución, entendida corno una relación

sición de que la falla en la estrategia para

entre

enseñar

diversas

Wood,

los

1985h, y

cambios

producción

de

características

Con

dada

Bishop y

ambientales cambios

de

la las

un

necesariamente

concepto la

es

implica

imposibilidad

de

organismos

enseñarlo en alumnos de ese nivel (No-

mediante mecanismos genéticos, presenta

vak, 1976). En ese sentido me parece que

una serie de conceptos que los alumnos

el

encuentran

evolución,

difíciles

los

en

y

componente

de

asimilar.

Los

problema

de

más

la que

enseñanza de

de

la

complejidad

alumnos aparentemente no son capaces

conceptual, es de estrategia didáctica.

de establecer las relaciones que existen

Es necesario entender que la enseñanza

entre

evolución

de la evolución no sólo ofrece ventajas

orgánica y las razones ofrecidas por los

como un concepto estructurador. Enseñar

científicos que les son explicadas en la

evolución tiene beneficios que no son tan

sus,

nociones

sobre

108

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ evidentes pero si de gran importancia;

a la transmisión de caracteres o de que

Gough (1978) sugiere que el estudio de

las

las explicaciones darwinianas

la

heredables. Aparentemente una parte

evolución es muy importante en el medio

significativa de los conceptos biológicos

escolar, ya que permitirá comprender la

esenciales tiene una forma intuitiva en

naturaleza

el pensamiento de los niños. Algunos de

misma

de

la

sobre

explicación

características

adquiridas

son

científica. Darwin desarrolló una serie de

estos conceptos pueden

permanecer

deducciones ejemplares que comprendían

mucho tiempo y afectar la comprensión

supuestos que podían ser validados de

de los contenidos biológicos que se

manera empírica. Por ejemplo, el principio

presentan en la escuela.

de la lucha por la existencia es válido, si se acepta la premisa demostrable del

B.

incremento poblacional ante una cantidad

e v o lució n Bonilla y Hernández (1993),

limitada

este

en un estudio realizado con alumnos de

método de razonamiento en el ámbito

primero de secundaria, encontraron que

escolar le permitiría al alumno iniciar la

la

comprensión

de

recursos.

de

Enfatizar

principios

La s

id e as

mayoría

de

de

lo s

n iñ os

los

so b re

términos

lo

fun-

de

damentales en los que se estructura la

razonamiento esenciales que tienen una

teoría sintética de la evolución no son

aplicación

reconocidos

concreta

en

ámbitos

no

científicos.

por

los alumnos en su

connotación biológica. Deadman y Kelly (1978) condujeron un estudio en el que investigaron

Es posible que en lugar de retrasar la presentación del tema sea necesario incluirlo de manera temprana en el currículum de la secundaria. Algunas evidencias de investigación (Engel y Wood, 1985a) indican que los alumnos que Llegan a la secundaria a la edad de 11

anos

poseen

ya

una

fuente

importante de conocimiento sobre el tema, adquirida por medios no-formales de

educación,

problema

el

y

señalan

hecho

de

como

un

que

los

estudiantes no tengan contacto formal con el tema hasta la preparatoria. Estos autores marcan una serie de errores conceptuales comunes que es necesario considerar en el diseño del curso, tales como la idea frecuentemente extendida de que un sexo contribuye mas que otro

los

conceptos

que

manejaban los alumnos de secundaria en relación al

tema

de

herencia y

evolución. Encontraron que los alumnos reconocían

procesos

evolutivos

únicamente en las poblaciones animales y no eran capaces de establecer las relaciones entre diferentes grupos. En cuanto a las explicaciones acerca de la ocurrencia del fenómeno evolutivo, todos los niños ofrecieron ideas que pueden

ser

divididas

en

dos

tipos

básicos: naturalistas, en las cuales asocian los cambios con alguna necesidad, asociados. A una fuerza interna que impulsa a los animales para ser mejores, o ideas ambientalistas, según las cuales los cambios en los animales se asocian con cambios en el ambiente. En el momento de explicar cómo cambian los organismos, los alumnos frecuentemente

109

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ofrecieron

explicaciones

al

acerca de las fuentes de variación en los

porque cambian. Sus argumentos tenían

organismos. Poseen únicamente la idea

un

el

de que la herencia es la transfusión de

sentido de que el uso repetido de algún

caracteres de una generación a otra. Sus

miembro

ideas acerca de la aparición de nuevas

componente

iguales

lamarckiano

u órgano

en

determinaría una

mutación.

características se basan en la experiencia.

En cuanto al concepto de adaptación,

Palabras como gen o cromosoma fueron

prácticamente

utilizadas sin que aparentemente

emplearon

todos este

los

estudiantes

término

para

los

estudiantes comprendieran su significado.

fundamentar sus explicaciones de la

Las

evolución. La adaptación fue entendida

conceptual sobre la evolución en los niños

como la relación entre la estructura del

de secundaria es determinada por Dead

animal

man y Kelly (1978) en cuatro apartados:

y

el

explicaciones naturalista.

ambiente. privó

Para

un

los

En

las

argumento

categorías

de

la

estructura

(fenómeno

evolutivo,

la

causas de la evolución, mecanismos de la

una

evolución, adaptación, selección, azar,

necesidad del animal. Aparentemente el

herencia) alrededor de las cuales los

concepto de preadaptación no les es

estudiantes estructuran sus ideas. b) El

familiar. Sólo aquellos que manifestaron

reconocimiento por parte de los alumnos

comprensión del valor adaptativo de

de la importancia de explicar los procesos

ciertas

animales

de evolución y herencia.

de

c) La comprensión elemental del concepto

adaptación es el

estudiantes

Siete

características

resultado

estructuras

incorporaron

el

concepto

de

so-

brevivencia y erradicaron la idea de

de

herencia

y

cambio por necesidad.

intergeneracional,

su así

relación come

la

Todos los niños tuvieron Clare

que

comprensión de que la evolución implica

algunas

se

han

diferentes animales del pasado y del

no;

de

presente. d) Las estructuras conceptuales

especies

reproducido

primitivas

mientras

otras

hecho, emplearon términos como ex-

concernientes

tinción

selección.

y

ligarlos

sobre

de

mecanismos

vivencia,

manera

profunda

selección.

sin

la

adaptación

y

la

con

Asimismo, se sabe que los niños entre

se

seis y 13 años tienen sus propias teorías

reconoce el carácter intraespecífico de

que tienden a flexibilizarse en la medida

las

las

que aumenta la edad del estudiante. Una

explicaciones se refieren a especies

visión bastante común es la idea errónea

diferentes. Algunos niños manejaban un

propuesta

concepto elemental de adaptación y

pasado, de que los caracteres adquiridos

enfatizaron mas la sobre vivencia que la

son

extinción.

Este hecho resulta interesante, ya que

Los

de

pero

a

adaptaciones

estudiantes

no

y

No

todas

a

heredables

Lamarck,

en

(Kargboycols.,

el

siglo

1980).

la

ejemplifica claramente cómo puede existir

evolución como un proceso en el que se

una analogía entre las concepciones que

incluyan

estuvieron vigentes en la historia del pen-

aspectos

entienden

por

probabilísticas,

y

carecen por complete de la información

samiento

y

las

percepciones

de

los

110

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ alumnos. Diversas investigaciones han

aun después de haberlo estudiado (Bishop

confirmado

y

que

el

pensamiento

Anderson,

1990).

En

un

trabajo

lamarckiano esta presente en estudiantes

realizado en Inglaterra para conocer el

desde la secundaria hasta el nivel li-

desempeño

cenciatura

antecedentes

(Deadman

Brumby,

1979;

y

de de

los

adultos

estudios

con

científicos,

contra los que no los tenían, en cuanto a

1990). Angseesing (1978) argumenta que

biología elemental, se encontró que no

esta tendencia puede deberse al hecho de

había una diferencia significativa, lo que

que la terminología de los libros de texto

sugiere el poco efecto del trabajo escolar

es confusa e inadecuada, y sugiere que se

en los estudiantes. Estos autores encon-

experimente en el laboratorio de manera

traron además diferencias entre las ideas

que se pueda confrontar la teoría de

científicas y las que los alumnos manejan.

Lamarck con evidencias empíricas.

Una de las características de la teoría

Un mecanismo para poder comprender el

evolutiva es la distinción de dos procesos;

verdadero significado del pensamiento del

por un lado, la aparición aleatoria de

estudiante

proporcionarle

cambios en la estructura genética de una

oportunidades más estructuradas para

población, en función de mutaciones o

presentar

sus

problemas

de

adaptaciones

el

de

ideas. la

y

1979;

Anderson,

es

Bishop

Kelly,

Uno

enseñanza

que

poca

de

los

recom-binación genética, y por otro la

de

las

sobre vivencia o extinción diferencial de

tiene

los individuos en función de presiones

gente

experiencias propias sobre el proceso. Es

ambientales

necesario reflexionar con el alumno sobre

general la mayoría de los estudiantes no

la variación visible en los organismos

son capaces de reconocer la diferencia

vivos y

entre estos dos procesos, que entienden

enfatizar

las

causas que

lo

(selección

natural).

En

originan.

como uno solo.

Reif (199 1) reflexión sobre el hecho de

Los estudiantes piensan que el ambiente

que

causa los cambios en las poblaciones a

la

ciencia

organizada

está

metas

través del tiempo. Los mecanismos que

es, en varios aspectos,

sugieren son de necesidad (el organismo

diferente del conocimiento natural de la

"necesita" correr más rápido), de uso y

vida

especiales

para

deliberadamente

y

alcanzar

sentido

desuso (el no use de los ojos los convierte

frecuentemente los estudiantes no tienen

cotidiana;

en disfuncionales), de adaptación (el color

claras

blanco de la piel de los osos ha cambiado

las

en

metas

este

del

conocimiento

científico, lo que dificulta la apropiación

como

de contenidos. La mayoría de los es-

ambientales). Estas implicaciones tienen

tudiantes "cree" en la evolución debido al

un

prestigio de la ciencia que avala la teoría

debe a la dificultad ya mencionada de

más

que

en

las

lamarckiano;

presiones

esto

se

y

separar los procesos aleatorios de mutación de los no aleatorios de selección.

Por otro lado, la mayoría de la gente no

Para los estudiantes basta la explicación

parece

de

el

entendimiento

componente

de

razonamiento de la misma (Lucas, 1987).

entender

el

resultado

proceso

evolutivo

como ha sido descrito por los científicos,

una

función

que

frecuentemente

confunden con el mecanismo evolutivo.

111

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ La variación es un componente esencial

una materia de caracter práctico. Sin

de la teoría evolutiva. En sentido estricto

embargo, existen trabajos que aten-

es el sustrato sobre el que actúa la

diendo

selección natural. En los estudiantes esta

desarrollado

no es una noción clara, y entienden a la

viables

evolución como un proceso que homo-

selección natural (Allen y cols., 1987) y

geniza a las especies.

sobre

Las nuevas características se diseminan

Greenwood, 1987). Seria necesario que

en

los

los docentes aplicaran cierta iniciativa

organismos que las poseen se reproducen

para reproducir estas experiencias en el

con mayor frecuencia. Los estudiantes

salón de clase.

piensan que estos cambios se van dando

Como

en las mismas características de manera

adecuadamente

gradual entre una generación y otra.

evolución,

una

población

debido

a

que

a

este

problema

para

en

el

producir

ámbito

selección

se

sobre

(Adams

para

el

han

practicas

escolar

sexual

una estrategia

este

se

transmitir

concepto debe

y

tratar

de de

entender de una manera cabal, deterEl concepto de adaptación es entendido

minando su organización jerárquica; es

en su acepción cotidiana, que es diferente

así como el docente contará con un

de la quo

elemento estructurado para transmitir

se

utiliza en el contexto

evolutivo. Los biólogos utilizan el término

los conceptos que se deriven de el.

adaptación refiriéndose a un fenómeno

Otros estudios han demostrado que los

poblacional, donde los cambios se pro-

alumnos de la secundaria poseen una

ducen, a través de varias generaciones,

visión teleológica y antropocéntrica del

debido a la acción de la selección natural.

concepto de adaptación biológica (Engel

Los estudiantes interpretan el concepto

y

do adaptación como un termino que se

pensamiento teleológico puede explicarse

refiere a cambios individuales por medio

por el use en clase o en libros de texto

de un esfuerzo propio, como cuando un

de frases como "el mejor adaptado" o "la

perro se adapta a su nueva casa; en el

supervivencia

momento que los alumnos escuchan en la

intuitivamente transmiten una idea de

escuela el termino adaptación, que se les

mejoría en las poblaciones. Es necesario

presenta

enfatizar el hecho de que esta mejoría es

en

un

contexto

evolutivo,

Wood,

1985b).

inmediatamente lo refieren a su propia

tan variable

concepción,

selección

lo

que

tiende a reforzar

concepciones equivocadas

de

carácter

quo

del

como

La

presencia

mas

apto",

las presiones

actúan

sobre

los

del

que

de or-

ganismos. Es decir, como el ambiente es

naturalista (Bishop y Anderson, 1990).

variable,

Estas

apa-

no es posible conseguir un "producto

rentemente se pueden modificar si los

acabado" en términos evolutivos, ya que

maestros las conocen y diseñan métodos

las condiciones en que es apto pueden

para enfrentarlas.

variar y determinar que sus características

Uno de los argumentos de los docentes

se vuelvan ineficaces para enfrentar las

para explicar su resistencia a impartir el

presiones ambientales. En un estudio,

tema, se basa en que la evolución no es

Jungwirth

ideas

de

los

alumnos

1975)

demostró

que

una

112

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ proporción

elevada

secundaria adaptación

de

acepta y

alumnos Conceptos

evolución

desde

de

Positivo que ayuda a los animales a

de

sobrevivir.

las

-No existe

perspectivas antropocéntrica y teleológica.

evolución

Esta aceptación es literal y no de manera

vegetales.

metafórica lo que distorsiona su visión de los conceptos evolutivos.

la

concepción de

Ocurre

que

también

en

la los

-No se diferencian las fases del proceso evolutivo: la producción aleatoria de variabilidad y la selección no aleatoria de

I I I . ALGU NAS S UGEREN CI AS

los organismos más aptos.

Es necesario que los maestros posean una

-Conceptos como gen o cromosoma son

visión muy clara de las ideas quo los

manejados en el vocabulario del alumno

alumnos tienen sobre la evolución. El

sin que se entienda su significado.

presente sumario representa a el trabajo

-Se piensa que el uso o e l desuso

de varios autores y nos ofrece una línea

favorece la aparición o desaparición de

de resultados que, creemos, es necesario

caracteres.

considerar para determinar las estrategias

explicaciones de como y por que ocurre

docentes:

la evolución. -Existe

-Es importante sondear la información que el alumno maneja, de tal manera que pueda

contrastar

conceptuales

con

las

diferencias

respecto

a

la

Se

una

confunden

visión

las

tecnológica

y

antropocéntrica de la evolución. -Se piensa que los cambios ambientales deterininan

Los

cambios

en

las

estructuras de los animales.

información aceptada científicamente. En

Se puede sugerir una posible explicación,

el caso de la evolución podemos suponer

dividida en dos líneas, del porque de los

que:

problemas de los niños para entender

-El

sentido

común

es

conceptos evolutivos:

larnarckiano. Los niños piensan que

en los animales existe un

a) Es más sencillo para la estructura

deseo de mejorar y, en general,

conceptual

los

conceptos de una manera, aunque estos

caracteres

adquiridos

son

del

niño

entender

ciertos

heredables.

no

-No se maneja el concepto de

Intuitivamente, por ejemplo, es más fácil

variabilidad.

pensar que los organismos adquieren los

-No existe un concepto de mutación en los

elementos necesarios para vivir Y los

estudiantes que les permita explicarse la

heredan, aunque esto no sea cierto.

tengan

una

validación

científica.

variabilidad. -Se piensa que la evolución ocurre a lo largo de la vida de un organismo.

--

El

b) Los medios de educación no formal, en un esfuerzo

por

simplificar

las ideas,

concepto de adaptación se interpreta en

llevan a confusiones e interpretaciones

su acepción cotidiana, corno un elemento

equivocadas. "Só1o los animales mas fuertes o inteligentes sobreviven" es un

113

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ejemplo de lo que se menciona en un

demostrar

programa de televisión sobre evolución

elementales, por ejemplo, sobre selección

(Bishop y Anderson, 1990) o "el hombre

natural (Allen y cols., 1987) y selección

viene del mono", frase atribuida a Darwin

sexual (Adams y Greenwood, 1987).Es

que supuestamente

resume su teoría

necesario

(Guillen,

Existen

diseñar

1992).

modelos

principios

que

evolutivos

los

maestros

pueden

situaciones

problema

que

cognitivos con base en el sentido común

permitan

que son muy resistentes al reemplazo por

explicaciones acerca de los mecanismos

modelos

de cambio. Angseesing (1978) sugiere

(Greene,

validados 1990).

científicamente

plantearse

del

que una de las formas en que los alumnos pueden erradicar el pensamiento de tipo

evolutivo es muy importante, ya que de

lamarckiano es mediante de la solución de

esta manera los alumnos pueden darse

problemas que les permitan detectar las

cuenta de la forma en que conceptos

fallas de la teoría propuesta por Lamarck,

similares a los que poseen se modificaron

por ejemplo: La polilla B is to n b e t u laria se

por la aparición de nueva evidencia (Engel

presenta en dos variedades con colores

y

continuación

distintos: claro y oscuro. En una zona

sugerencias

urbana el 90% de los individuos son

puntuales para la enseñanza de la evolu-

oscuros mientras que en una zona rural

ción en la secundaria.

son menos del 10%. Se pueden ofrecer

histórico

Wood,

presentare

enseñanza

alumno

pensamiento

desarrollo

La

al

le

del

1985a).A una

serie

de

cuatro hipótesis: Es muy importante que se abunde en el

a) El color se determina genéticamente y

diseño de actividades experimentales que

las diferentes frecuencias de las dos

permitan al alumno reconocer principios

formas en las dos áreas se deben a

evolutivos básicos, como selección natural

que

o

sobrevivir en cada ambiente.

herencia

de

caracteres

adquiridos.

Tradicionalmente la evolución ha sido

b)

varían

El

en

su

color

habilidad

es

para

determinado

catalogada como un cuerpo teórico que

genéticamente

y

las

diferentes

no

frecuencias de

las

dos

formas se

puede

demostrarse

experimentalmente.W.J. Crozier explicaba en 1930 a sus alumnos de Harvard en su curso

deben al azar. c) Cada polilla tiene la habilidad de

introductorio a la biología: "La

evolución

no

es

ciencia:

ustedes

cambiar de color para parecerse a su

no

pueden experimentar con dos millones de

ambiente. d)

El

color

es

determinado

anos"(Smocovitis, 1992). En realidad este

genéticamente

prejuicio existe en el ámbito escolar:

frecuencias de las dos formas en las

frecuentemente los maestros piensan que

dos áreas se deben a que cada polilla

no

busca un fondo que no contraste con

es

posible

contar

con

apoyo

experimental para sustentar el tema. Sin

embargo,

existen

muy

diversas

fuentes de experimentación que pueden

y

las

diferentes

su propio color.

Un biólogo decide distinguir entre estas hipótesis

liberando

un

número

114

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ determinado de polillas marcadas para

conceptual de un área del conocimiento

luego recapturarlas.

biológico

a) ¿Es necesario que libere polillas de

es

un

ejercicio

muy

importante a través de esta técnica

ambos colores?

(Okeke y Wood, 1980). Un estudio

b) Si lo hace, ¿debería marcar a los dos tipos de polilla de manera diferente?

realizado

por

Okebukola

(1990),

demostró que la aplicación de la técnica

c) ¿Debería liberar polillas en las dos

de

localidades?

significativamente

d) ¿Existe alguna ventaja en liberar solo

varios conceptos de

genética

ecología

población

polillas oscuras en un ambiente claro? • La

conceptualización

del

mapas

conceptuales

en

el

una

mejoraba

aprendizaje

de

y de de

proceso

estudiantes con edades entre los 15 y

mediante algunas herramientas como

16 años. Un posible ejemplo se sugiere

mapas

en la figura A.

conceptuales.

Los

mapas

conceptuales (MC) presentan relaciones

• Se debe ilustrar por medio de ejemplos

significativas entre proposiciones que

que

se

unidades

funciona, en lugar de pedirles a los

semánticas de manera esquemática.

estudiantes que acepten las ideas del

Los MC permitan llamar la atención

profesor. Frecuentemente los maestros

sobre las ideas eras importantes en una

confían en que al impartir un tema los

proposición, así como las relaciones

alumnos

entre los significados de los conceptos.

cuando se encuentren en conflicto con

En nuestro caso, parten de la premisa

sus propias explicaciones. En muchos

de que la biólogia puede ser enfocada

casos el alumno "negocia" y le ofrece a

como un sistema conceptual. Los MC

su maestro

deben

demanda,

articulan

a

ser

través de

jerárquicos,

con

los

la

explicación

tomaran

lamarckiana

estas

ideas,

no

aun

la explicación que esta sin

que

esto

implique,

conceptos más generales en la parte

necesariamente la aceptación de sus

superior

más

ideas. Para evitar este problema los

específicos en la parte inferior. Un

maestros deben ofrecer, además de una

mismo concepto puede ser manejado

explicación, ejemplos

de diferentes maneras en distintos MC.

comprensibles para los estudiantes.

y

los

conceptos

significativos y

Los MC permiten al alumno reconocer las

conexiones entre

los

diferentes

I V. CON CLUS I ÓN

tópicos del conocimiento. El profesor los puede utilizar para determinar las

En el contexto de la reforma a los

rutas que se siguen para organizar los

programas

significados

la

fundamental el análisis de las ideas que

información relevante de la trivial. Un

los niños manejan antes de tener contac-

aspecto muy importante es que los MC

to formal con explicaciones científicas. A

son un instrumento de evaluación de la

partir de este análisis se deberán diseñar

significatividad del aprendizaje, aspecto

instrumentos didácticos que

muy difícil de medir valiéndose de otras

incidir en estas ideas y aprovecharlas

técnicas.

para un aprendizaje efectivo y duradero.

y

En

además

particular,

deslindar

el

análisis

de

biología,

resulta

permitan

115

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Resulta claro que las dificultades que tra-

han reconocido los nuevos programas

dicionalmente

la

elaborados por la SEP. Es necesario, en

transmisión de conceptos científicos en la

consecuencia, que los maestros cuenten

escuela, solo podrán superarse en la

con elementos que les permitan una

medida

transmisión más eficaz de este tema.

que

ha

presentado

seamos

capaces

de

transformar las estrategias educativas tradicionales, que han privilegiado

el

enciclopedismo y la información, en otras nuevas

que

estructura

del

tomen

en

cuenta

conocimiento

de

la los

estudiantes y les proporcionen elementos con significados sociales y personales. La evolución es sin duda el concepto más global y unificador en biología y así lo

116

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

117

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Carbohidratos

También llamados glucidos o azucares. Sus bimoléculas están integradas por átomos de carbono (C), hidrogeno (H) y oxigeno (0). Así, la formula de la glucosa (un tipo de azúcar) es C6H1206. Los carbohidratos son la fuente principal de energía para las células y

además, forman parte de su

membrana, citoplasma y organelos. Se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. LÍPIDOS

Entre ellos se incluyen los aceites y las grasas. Sus biomoléculas siempre contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, además de contener en algunos casos átomos de azufre (S), fósforo (P) o nitrógeno (N); por ejemplo, la lecitina, cuya formula podría escribirse así: C44H86 08NF. Sirven como fuente de energía de reserva para las células, cuando el organismo ha

ayudado

por

mucho

tiempo.

Sirven también como aislante térmico contra las temperaturas muy bajas. Asimismo, forman parte importante de la membrana celular. Algunos funcionan como hormonas, que son sustancias que ayudan en el control de algunas funciones biológicas, como el crecimiento o la formación de los huesos. PROTEÍNAS

Sus biomoléculas siempre están compuestas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno; contienen además átomos de nitrógeno y usualmente de azufre. Ejemplos de proteínas son la albúmina de la clara de huevo y la hemoglobina de la sangre. Se clasifican en estructurales (las que forman parte de membranas y organelos celulares) y funcionales (las que ayudan al organismo a realizar sus funciones, como las enzimas). Son sustancias muy importantes porque realizan funciones muy diversas, como la de constituir la mater a viva del organismo participar en la defensa del cuerpo contra bacterias, hongos, virus, o cualquier otra sustancia extraña, causándoles su destrucción. Otro

tipo de proteínas, las

enzimas, actúan como catalizadores químicos, es decir, ayudan a 'regular la velocidad con que se lleva a cabo una reacción química en el organismo. También existen proteínas con funciones variadas, como por ejemplo la albúmina y el fibrinogeno que están presentes en la sangre y contribuyen a la coagulación. Las proteínas son las sustancias más abundantes en el cuerpo de los organismos.

118

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ÁCIDOS NUCLEICOS

Son dos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Sus biomoleculas están integradas por átomos de carbono,

hidrogeno,

oxígeno,

nitrógeno

y

fósforo.

Se

encuentran en el núcleo de todas las células. Sirven para regular o controlar la realización de las funciones celulares y para transmitir, de progenitores a descendientes, los asgos propios de los progenitores y los propios de su especie. La biomolécula de ADN esta compuesta por otras moléculas más pequeñas, conocidas como las bases nitrogenadas, llamadas: adenina, guanina, timina y citosina. Ellas están unidas entre si por moléculas de fosfato y de un azúcar llamado desoxirribosa. La biomolécula de ARN esta integrada por esas mismas moléculas, pero en lugar de timina tiene una base llamada uracilo. VITAMINAS

Sus biomoléculas siempre están compuestas por carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fósforo. Se requieren, en pequeñas cantidades, para el funcionamiento normal de las células y por ello para conservar la salud de los seres humanos y de cualquier ser vivo.

Las principales son la A, B 1 , B2 , B 5 , B1 2 1 C, D , E y K. La mayoría son elaboradas por plantas, y otras por bacterias y levaduras. Los animal s las consumen en los alimentos. Algunos animales pueden elaborar unas pocas; los humanos podemos elaborar la vitamina D.

P ARTI END O D E U NA S OLA CÉLU LA.

Una de las técnicas desarrolladas que ha causado gran interés entre los científicos es la capacidad de cultivar u originar plantas completas a partir de células aisladas. Quizás esto no parezca un gran descubrimiento, si se considera que todas las plantas y animales se desarrollan a partir de un cigoto, es decir, de una Bola célula.

Para que una persona que se dedica al cultivo de plantas ornamentales obtenga claveles con una nueva coloración necesita entre 10 y 20 anos de trabajo y tendrá que pasar entre 5 y 10 años más para que se puedan obtener cantidades suficientes de semillas para poder comercializarlas. Si la persona que cultiva los claveles utilizara la

técnica

conocida

como

cultivo

de

t e jid o s , la podría aplicar de dos maneras. En primer lugar, después de que una variedad de plantas se ha establecido

119

P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

genéticamente,

se

puede

colocar

un

cultivarse y desarrollar plantas, como se

pequeño segmento de la planta en un

realiza en el primer método.

medio de cultivo que estimule la for-

Cuando se desarrolla una nueva variedad,

mación de una masa de células a la que se

surge un nuevo problema: las plantas

ha denominado callo. A continuación se

haploides no son tan robustas como las

trata el callo de tal modo que sus células

diploides. Esto implica que las plantas

se separen. Estas células individuales se

haploides se tendrán que transformar de

cultivaran a su vez para que se produzcan

nuevo en diploides. Esto se puede lograr

más callos. Si se modifican las condiciones

tratando

del

las

agente químico (por ejemplo, colchicina)

hormonas vegetales adecuadas, los callos

que inhiba el movimiento cromosómico

formaran raíces y tallos (se transforman

durante la metafase. Así los cromosomas

en verdaderas plántulas que se pueden

permanecerán

sembrar).

produce

resultante será diploide. También implica

miles de plántulas, cada una idéntica a su

que los cromosomas son completamente

progenitora. Esto ocurre en unos cuantos

homócigos

en

cuanto

meses,

presentes,

de

tal

medio

de

Este

cultivo

utilizando

procedimiento

mientras

que

la

producción

convencional de semillas podría

tomar

un callo

haploide

juntos

con

y

el

algún

núcleo

a

los

genes

forma

que

habrá

verdaderas cruzas entre las plantas. Las

años para alcanzar el mismo punto.

técnicas de cultivo de tejidos también

La segunda manera en que la técnica de

facilitan la propagación de especies que

cultivo de tejidos podría ayudar a la

normalmente

no

persona que cultiva claveles o cualquier

sexualmente,

como

otro interesado en cultivos, es mediante el

plátanos. Otro caso seria la necesidad de

establecimiento

emplear

de

plantas

haploides.

se

reproducen

las

piñas

bacterias

los

nUtrificadoras

Todas las plantas superiores son diploides,

(bacterias

con excepción de las pocas células que

nitrógeno, atmosferico en compuestos ni-

constituyen los gametofitos. No obstante,

trogenados nitrogenados organicos) en la

las células haploides son utiles en los pro-

agricultura

comercial,

ya

gramas de cruzas. Esto se debe a que los

sumamente

costoso

usar

genes de las células haploides no se

químicos de nitrógeno para mejorar los

encuentran en forma de pares: por tanto,

suelos. Los cultivos básicos como trigo,

el efecto de un cambio en un gene se

maíz

expresa directamente y no puede ser

nitrificadoras asociadas y los programas

enmascarado por el otro miembro del par.

de cruza convencionales no han podido

Un cultivo haploide se puede establecer si

aportar solución a este problema. En estos

se permite quc el polen germine y se

casos la investigación con células aisladas

provoca que forme un pequeño callo (el

en cultivo.

polen es el gametofito masculino y su

Resulta muy prometedora Unas cuantas

núcleo es haploide). Estos callos haploides

especies

se pueden separar en células aisladas,

leguminosas, forman raíces que contienen

y

capaces

y

arroz

de

no

vegetales,

transformar

que

tiene

el

resulta

fertilizantes

bacterias

especialmente

las

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P RO BLEMAS A SO CI AD O S A LA ENS EÑA N ZA DE LA EVOLCI O N EN LA ES CUELA SECUNDAR I A ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

bacterias nitrificadoras en sus nódulos. ¿Se

puede introducir la capacidad de

constituir esos nódulos a las especies que actualmente carecen de ellos? Este trabajo implica una mayor variedad de técnicas; por ello hoy día los científicos emplean las técnicas que se conocen para fusionar los protoplastos de especies diferentes. En dichas técnicas se toman suspensiones celulares, ya sea directamente de una planta madura o bien de callos en cultivo, y se les trata con una serie de enzimas para

remover

sus

paredes

celulares

quedando las células como protoplastos desnudos. Dichos protoplastos sintetizarán en poco tiempo nuevas paredes celulares. Sin embargo, se les puede tratar con agentes

químicos

que

alteren

sus

membranas Celulares en el lapso en que carecen de pared

celular.

El

objetivo

de

este

tratamiento en las células es que sus membranas se fusionen, de tal modo que los protoplastos y sus respectivos núcleos se junten para formar una Bola célula. De esta manera se pueden mezclar y expresar los genes de dos especies diferentes en una nueva planta producida a partir de la célula tratada.

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