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volumen 1 Desarrolla los temas: El universo, en el que comienza explicando la organización y el origen del universo y las condiciones que se dieron en el planeta para que se originara la vida.

volumen 1 Ciencias 6

Ciencias 6

Ciencias 6

Incluye:

Proyecto de investigación

Incluye:

Razonamiento matemático

volumen 1

Características de los seres vivos, el interior celular y niveles de organización celular, en los cuales se explica que las células son las unidades básicas de los seres vivos y que forman tejidos, órganos, sistemas y organismos. La clasificación de los seres vivos, que explica la gran diversidad biológica de nuestro planeta. Las funciones vitales, haciendo énfasis en la nutrición y, particularmente, en la nutrición humana. A medida que se desarrollan los temas, también se invita al estudiante a asumir compromisos personales y a utilizar los métodos experimentales que le permiten ser un científico natural.

volumen 2 Desarrolla los temas: Ecosistemas, en el que se explica la organización y los tipos de ecosistemas existentes, haciendo énfasis en los colombianos. Materia, en el que se explica la evolución histórica de la química, los estados de agregación de la materia y las clases de materia que encontramos en el universo. Movimiento, fuerza y energía, en el que se hace una breve aproximación al conocimiento de la ciencia y se explican los principios de la mecánica clásica, haciendo énfasis en las leyes de Newton.

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A medida que se desarrollan los temas, también se invita al estudiante a asumir compromisos personales y a utilizar los métodos experimentales que le permiten ser un científico natural.

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Ciencias 6

para educación básica primaria, es una obra colectiva concebida, diseñada y creada por el Departamento Editorial de Santillana S. A., bajo la dirección de Fabiola Nancy Ramírez Sarmiento.

Volumen 1

EQUIPO EDITORIAL Clara María Sánchez Sánchez. Editora ejecutiva Martín Eduardo Reyes Villamizar. Editor júnior Esperanza Ortiz Ardila, Diana Torres Rodríguez. Editoras TIC Adriana Marcela Rodríguez Villareal. Asistente editorial Isabel Hernández Ayala. Revisora de contenidos AUTORES Luz Stella Rodríguez Camacho Magíster en Bioquímica. Universidad Nacional. Ana María Gómez Villegas Magíster en Educación. Universidad de los Andes. Alba Nubia Muñoz Montilla Magíster en Gestión Ambiental Universidad Javeriana. Gabriela Navarrete Forero Bióloga. Universidad Nacional de Colombia. Diana Trinidad González Gutiérrez Licenciada en Química. Universidad Pedagógica.

Claudia Patricia Muñoz Meléndez Especialista en Educación ambiental. Universidad El Bosque. Luz Yadira Peña Gómez Licenciada en Química. Universidad Pedagógica. Jeinsson Giovanni Gamboa Sulvará Licenciado en Física. Universidad Distrital. Gloria Eliza Amézquita Ospina Lingüista. Universidad Nacional de Colombia.

Los especialistas encargados de avalar este texto desde el punto de vista de la disciplina específica y desde su pedagogía fueron Eliseo Ladino Coronado. Magíster en Biología. Pontificia Universidad Javeriana. Elvia Viarisio Ospina. Química. Universidad Nacional. Beatriz Bechara Cabrera. Física. Universidad Nacional. Science Instructor. Universidad de Londres. El especialista encargado de avalar este texto desde la equidad de género y de su adecuación a la diversidad cultural fue Evelio Castillo Pulido. Especialista en Ética y Pedagogía de Valores. Pontificia Universidad Javeriana. Se ha hecho el máximo esfuerzo por ubicar a los propietarios de los derechos de autor. Sin embargo, si es preciso efectuar alguna rectificación, la Editorial determinará los arreglos pertinentes. EQUIPO GRÁFICO Y TÉCNICO Catalina Schroeder Torres. Coordinadora de arte Iván Merchán Rodríguez. Diseñador del modelo gráfico Mauricio García Duque. Coordinador de contenidos digitales Martha Jeanet Pulido Delgado, Beatriz Román Campos. Correctoras de estilo Alveiro Javier Bueno Aguirre. Analista de soporte técnico Luis Nelson Colmenares Barragán. Documentalista y operador de escáner Lady Sánchez Yopazá, Anacelia Blanco Suárez. Asistentes de documentación Adrián Ricardo Quimbay Flórez, Omar Esteban Neira Valero, Juan Carlos López, Isabel Corredor, Alexander Castañeda. Diseñadores Jhon Barinas, Diomedes Guilombo. Ilustradores Fernando Arbeláez, Rodrigo Ospina. Fotógrafos Marcelo Regalado, Daniel Wichinson, Daniel Zilberberg, Archivo Editorial Santillana Perú, Digitalartis, A.G.E. Fotostock/Manfred Kage, Getty images, Sales spain/Visuals Unlimited/Dr. John D. Cunningham, Alademosca, Archivo Editorial Santillana Argentina, Lordon/Corbis/Lester V. Bergman – Alademosca, A.G.E. Fotostock/Biophoto Associates – Alademosca, A.G.E. Fotostock/Carolina Biological – Alademosca, C. Jimenez –, A.F.I – Alademosca, J.I. Medina – Alademosca, J.M. Barres – Alademosca. Repositorio Santillana Colombia, Archivo Santillana Colombia, Getty imágenes Latam, Corel Profesional Photo, Photo Disc, Thinkstock. Comité Olímpico Colombiano. Colaboración de ULACIT, Costa Rica. Fotografía Francisco Rey González. Director de producción Debido a la naturaleza dinámica de la Internet, las direcciones y los contenidos de los sitios web, a los que se hace referencia en este libro, pueden sufrir modificaciones o desaparecer. El uso de Internet debe ser supervisado por los padres de familia, tutores y docentes.

© 2014 EDITORIAL SANTILLANA S. A. Carrera 11A No. 98-50 Bogotá, Colombia ISBN 978-958-750-509-2 Obra completa ISBN 978-958-750-567-2 Edición para el alumno volumen 1 ISBN 978-958-750-568-9 Edición para el alumno volumen 2 ISBN 978-958-750-569-6 Edición para el docente

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Este libro está elaborado de acuerdo con las normas ICONTEC NTC-4724 y NTC-4725 para textos escolares. Depósito legal en trámite. Impreso en Colombia por Prohibida la reproducción total o parcial, el registro o la transmisión por cualquier medio de recuperación de información, sin permiso previo por escrito de la Editorial.

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Presentación del modelo

Es un programa de educación que te ofrece múltiples recursos, impresos y digitales, para que adquieras conocimientos y desarrolles habilidades que te permitan enfrentar los retos del futuro.

¿Qué te ofrece el programa para el área de Ciencias?

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Dos volúmenes para el estudiante que responde a las exigencias planteadas por el MEN y promueve el desarrollo de tus competencias.

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Un Libromedia que: Contiene una amplia variedad de recursos digitales. Es fácil de manejar y no requiere conectividad.

El LMS, una plataforma de gestión académica en línea, en donde tienes la posibilidad de acceder a los contenidos, las tareas y los mensajes de tus profesores, comunicarte con ellos y con tus compañeros de clase y, además, puedes monitorear tu proceso académico.

La herramienta de evaluación en línea, Test Factory para poner a prueba tus conocimientos con la orientación de tu profesor del área. Se vincula a tu salón de clases y a tu hogar como una oportunidad para aumentar tu eficacia en el aprendizaje.

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¿Cómo está organizado tu libro? Para que juntos alcancemos las metas educativas que nos hemos propuesto, el programa de educación te ofrece un libro organizado en seis unidades y estas se presentan así:

Página inicial Al comienzo de cada unidad encontrarás una doble página de apertura que te introduce en el tema a partir de una problemática real. Pregunta problematizadora Es un cuestionamiento o pregunta que surge de la problemática que te planteamos. El estudio de la unidad te servirá para responder esta pregunta.

Entorno Te indica a qué componente pertenece la unidad. Tu plan de trabajo Te indica los logros que vas a alcanzar al estudiar la unidad.

Ubica en el tiempo el estudio de... Esta cronología te muestra la evolución histórica del estudio de los temas que se abordan en la unidad.

Encuentra en tu libromedia Una relación de los objetos digitales y las evaluaciones que complementan tu libro. El contexto Describe el entorno físico en el cual ocurre una situación relacionada con uno de los temas que estudias en la unidad.

Desarrollo de temáticas En las páginas de contenido se desarrollan las ideas fundamentales del tema, de acuerdo con los lineamientos curriculares y con los estándares para la enseñanza de las ciencias naturales. Te indica el componente en el que se está trabajando.

La situación actual Expone una problemática que se relaciona con el contexto descrito y con el tema que vas a estudiar. Al final de cada tema encuentras:

Afianzo competencias En esta sección encontrarás actividades que te permiten desarrollar tus habilidades para interpretar, argumentar y proponer. Las actividades también están clasificadas de acuerdo con las competencias científicas que se afianzan.

Las imágenes muestran el objeto de estudio de manera general, y también, sus componentes o partes.

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En las páginas de contenido también encontrarás estas señales: Te cuenta acerca de situaciones extremas relacionadas con el tema.

Te informa acerca de problemáticas ambientales o de salud relacionadas con el tema y cómo puedes contribuir a resolverlas. Así adquieres hábitos encaminados a cuidar tu cuerpo y el planeta.

Te informa acerca de las raíces griegas y latinas que dan origen a muchas de las palabras propias del lenguaje de las ciencias.

Son ejercicios que te ayudan a desarrollar tus competencias. Son noticias de actualidad científica sobre aquello que estudias.

Secciones especiales Soy científico natural Estas prácticas de laboratorio te permitirán comprobar algunos fenómenos naturales, elaborar modelos explicativos y aplicar conceptos estudiados. Así podrás convertirte en científico natural.

Hiperpáginas Ellas te permitirán comprender procesos y establecer relaciones entre los temas que estudias.

Biología + Tecnología / Ecología + Tecnología / Ciencia + Tecnología Estas secciones te informan acerca de elementos, procesos y avances Los elementos, procesos y avances tecnológicos vienen acompañados tecnológicos, su funcionamiento y la manera como influyen en la sociedad. de proyectos relacionados con el tema, ideales para que los realices y presentes en las ferias científicas.

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CONTENIDOS Proyecto de investigación

14 Entorno vivo

Unidad 1. Del universo a los seres vivos 1. El universo 24 1.1 El universo observable 24 1.2 El origen del universo 24 1.3 Componentes del universo 26 1.4 El origen de la vida 30 Actividades 32 2. Características de los seres vivos 34 2.1 El descubrimiento de la célula 36 2.2 Tipos de organización celular 37 2.3 Funciones de la membrana 39 2.4 Comunicación entre células 42 2.5 Extensiones de la superficie celular 43 Actividades 44 3. El interior celular 46 3.1 El citoplasma 46 3.2 Los organelos y sus funciones 47 3.3 El núcleo 48

22

49 3.4 Mitosis 3.5 Meiosis 50 3.6 Células animales y células vegetales 51 Actividades 52 4. Niveles de organización de los seres vivos 54 4.1 Concepto de organismo 55 Actividades 60 5. Tejidos 62 5.1 Origen de los tejidos 62 5.2 Organización tisular en plantas 62 5.3 Organización tisular en animales 66 5.4 Tejidos vegetales y animales 71 Actividades 72 6. Clasificación de los seres vivos 74

Unidad 2. Nutrición 1. Funciones vitales 1.1 Función de nutrición 1.2 Importancia de la nutrición 1.3 Tipos de nutrientes 1.4 La energía y los seres vivos 1.5 El flujo de energía y la nutrición en seres vivos Actividades 2. Procesos implicados en la nutrición 2.1 Nutrición de autótrofos

100 102 103 103 103 107 109 110 112 112

2.2 Nutrición de heterótrofos 2.3 Incorporación y transporte de nutrientes en bacterias 2.4 Incorporación y transporte de nutrientes en protistas 2.5 Incorporación y transporte de nutrientes en hongos 2.6 Incorporación y transporte de nutrientes en plantas Actividades

113 114 115 116 117 120

Unidad 3. Nutrición humana 1. Los alimentos 1.1 Las vitaminas 1.2 Los minerales 1.3 La nueva pirámide nutricional 1.4 Dieta equilibrada Laboratorio. Verifiquen qué alimentos contienen monosacáridos y almidones Actividades 2. Ingestión, digestión y absorción

12

74 6.1 Sistemática 6.2 Categorías taxonómicas 77 6.3 Sistemas de clasificación 79 Actividades 80 7. Explorando la diversidad biológica 82 7.1 Los dominios 82 7.2 Dominios Bacteria y Archaea 83 7.3 Dominio Eukarya 84 Actividades 88 8. Plantas y animales 90 8.1 Características de las plantas 90 8.2 Características de los animales 92 Actividades 96 Laboratorio. Observen cómo se forman las microesferas y comparen su apariencia con la de sus células 98

136 137 138 139 140 141 142 144

3. Incorporación y transporte de nutrientes en animales 122 3.1 Animales sin sistemas digestivos y circulatorios 122 3.2 Animales con sistemas digestivos y circulatorios 123 Actividades 130 Laboratorio. Expliquen cómo se realiza el transporte de sustancias en el interior de una planta 132

134 2.1 Ingestión 2.2 Digestión 2.3 Digestión bucal 2.4 Digestión gástrica 2.5 Digestión intestinal 2.6 Regulación hormonal de la digestión 2.7 Absorción 2.8 Egestión Actividades 3. Circulación 3.1 El sistema circulatorio

144 144 144 145 146 147 147 147 148 150 150

Actividades 154 4. Medio interno 156 4.1 La sangre 156 4.2 Contracción del corazón 159 4.3 La doble circulación 160 4.4 La frecuencia cardíaca 161 4.5 La presión sanguínea 161 4.6 El sistema circulatorio linfático 162 4.7 Enfermedades de los sistemas digestivo y circulatorio 163

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Unidad 3. Nutrición humana Infografía. La nutrición: una función compleja que involucra muchos procesos 164 Actividades 166 Laboratorio. Elaboren un modelo para explicar el funcionamiento

del sistema circulatorio y las válvulas cardíacas 168 Laboratorio. Verifiquen si la realización de actividades físicas y la temperatura afectan el ritmo cardíaco 169

Ecología + Tecnología. ¡Probióticos, los aliados de nuestra buena salud!

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Unidad 4. Ecosistemas 1. Generalidades de los ecosistemas 1.1 Factores bióticos 1.2 Factores abióticos Actividades 2. Biosfera 2.1 Biomas

32 34 35 36 42 44 44

2.2 Ecosistemas acuáticos Actividades 3. Ecosistemas colombianos 3.1 Ecosistemas terrestres colombianos 3.2 Ecosistemas acuáticos colombianos

49 52 54 55

Actividades Laboratorio. Observen cómo interactúan los factores ecológicos en un ecosistema Ecología + Tecnología. La arquitectura sustentable

62 64 66

59 Entorno físico

Unidad 5. Materia

70

1. La química como ciencia 72 1.1 Evolución histórica de la química 72 1.2 La materia y sus propiedades 76 Actividades 842.

Estados de agregación y clases de materia 2.1 Estados de agregación de la materia 2.2 Clases de materia

86 86 88

Tabla periódica de los elementos Actividades Laboratorio. Apliquen algunas técnicas para separar mezclas

Unidad 6. Movimiento, fuerza y energía 1. Una breve aproximación a la ciencia 1.1 El método científico 1.2 La física como ciencia fundamental 1.3 Medición 1.4 El movimiento 1.5 La posición 1.6 Trayectoria 1.7 Distancia recorrida 1.8 Desplazamiento 1.9 Las reglas del movimiento Actividades 2. Principios de mecánica 2.1 Primera ley de Newton o principio de inercia

102 102 102 105 106 106 107 107 107 107 110 112 112

Actividades 3. Segunda ley de Newton 3.1 La fuerza causa la aceleración 3.2 Fuerza de fricción o rozamiento, masa y peso 3.3 Resistencia de la masa 3.4 Caída libre 3.5 Caída no libre Actividades 4. Tercera ley de Newton o principio de acción y reacción 4.1 Fuerzas e interacciones 4.2 Acción y reacción sobre masas distintas

98

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4.3 Definición de un sistema físico 4.4 Energía 4.5 Concepto de trabajo 4.6 Concepto de potencia Actividades Laboratorio. Midan las fuerzas con dinamómetro Ciencia + Tecnología. La ingeniería, una actividad que resuelve problemas Infografía. Ciencia sin fronteras: la medición

125 126 130 131 132 134 136 140

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Glosario Bibliografía

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Proyecto de investigación

La biología como ciencia La Biología es la ciencia que estudia la vida. Su campo es extremadamente amplio y se encarga de estudiar todos los grupos de seres vivos desde diferentes puntos de vista: por su forma y estructura, por sus funciones, por su comportamiento, por su desarrollo y por las relaciones que establecen con su hábitat. En la actualidad, la Biología se aplica en diversas actividades humanas, ya que el ser humano siempre busca nuevos detalles de los procesos biológicos de los seres vivos, para aplicarlos en la investigación médica y veterinaria, en la industria, la ganadería, la agricultura, etc. La Biología es una ciencia con ramas especializadas para el estudio de ciertas características de los seres vivos. Esta ciencia se apoya en otras para explicar los fenómenos que le interesan; por ejemplo, las Matemática, la Geografía, la Física y la Química. Este es el origen de las ciencias intermedias: Biomatemáticas, Biofísica, Bioquímica y Biogeografía. Biología industrial El proceso natural de fermentación usado por muchos microorganismos para obtener energía es usado ampliamente en la industria panificadora (producción de pan), en la industria de elaboración de bebidas alcohólicas y en la industria de la producción de derivados lácteos (yogurt y quesos). Por otro lado, se aprovechan pigmentos (tintes naturales) de las plantas en la industria textil. Asimismo, gracias al conocimiento de los procesos biológicos y la estructura de muchos organismos, se pueden sintetizar artificialmente numerosas sustancias orgánicas como hormonas y vitaminas. Biología y medio ambiente Una de las ramas que relaciona la Biología con el medio ambiente es la Ecología. Ella proporciona datos sobre la productividad de los ecosistemas, así como los criterios para la distribución del territorio, demarcando zonas que deben ser conservadas y protegidas del deterioro ambiental.

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ramas de la biología

objeto de estudio

Botánica

Las plantas

Virología

Los virus

Edafología

Los suelos

Citología

Las células

Genética

La herencia biológica

Paleontología

Los fósiles

Zoología

Los animales

Microbiología

Los microorganismos

Embriología

Desarrollo de seres vivos de la fecundación al nacimiento

Anatomía

Estructura interna de los organismos

Fisiología

Funcionamiento de los organismos

Ecología

Relación entre los organismos y el medio ambiente

Taxonomía

Clasificación de los organismos

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Biología agrícola y ganadera La Biología es ampliamente utilizada en el campo de la agricultura. El agrónomo debe conocer a la perfección la biología floral de su cultivo, así como su ciclo de reproducción, hábitat y adaptaciones. De esta manera, podrá obtener el mejor rendimiento cuando llegue el momento de la cosecha. Asimismo, actualmente se hace uso de bioinsecticidas, no sólo para controlar las plagas sino también para evitar la pérdida de la diversidad de insectos con los insecticidas sintéticos.

Biología pura Estudia a los organismos en todos sus niveles, desde el molecular hasta el poblacional, sin buscar aplicación inmediata.

En la Biología ganadera, el proceso de selección genética es el más utilizado para el mejoramiento de razas con mayor rendimiento y en la mejor producción de leche, carne y huevos. Biología y Medicina La Biología y la Medicina están íntimamente ligadas. Los conocimientos de la anatomía animal sirvieron de base para conocer la anatomía humana. Conocer los detalles de algunos microorganismos ha permitido elaborar antibióticos con los que se puede frenar la invasión de microorganismos patógenos. Los avances en Bioquímica e Inmunología permitieron prevenir las enfermedades infecciosas mediante vacunas y la disminución del rechazo de órganos en los transplantes. En la actualidad, la Ingeniería genética permite obtener sustancias como la insulina y la hormona del crecimiento, que son imprescindibles para el tratamiento de enfermedades. Se espera que los nuevos conocimientos sobre el genoma humano y la identificación de genes patógenos en los cromosomas sirvan para desarrollar el tratamiento de determinadas enfermedades que aún son incurables.

Las investigaciones genéticas proveen información de interés para otras disciplinas.

Actividades Comprende 1. ¿Qué es la Biología? 2. Explica qué rama de la Biología se ocupa de las siguientes investigaciones: a. El efecto del crecimiento de las industrias en la biodiversidad. b. El comportamiento de la taruca en cautiverio. c. Una variedad de tomate que madura lentamente. Aplica 3. ¿A qué se le llama Biología aplicada? 4. ¿Qué diferencias hay entre la Biología pura y la Biología aplicada?

5. ¿Cuál es el significado de la expresión “proceso biológico”? Haz una lista de los procesos biológicos que conozcas. 6. ¿Cuál es la relación entre la Biología y la degradación del ambiente con los desechos industriales? Comunica 7. Averigua cuáles han sido los descubrimientos más importantes para la Biología a través de la historia. 8. ¿Cómo se utiliza el proceso de selección para obtener especies mejoradas? 9. Investiga el objetivo de las ciencias intermedias. 10. ¿Por qué es importante la investigación en genética para la Medicina?

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Proyecto de investigación

La ciencia Desde muy chicos, en la escuela o fuera de ella, estamos en contacto con la ciencia pero nunca nos resulta muy claro qué significa esa palabra y, generalmente, nos parece muy difícil todo lo que tenga que ver con ella. Empecemos por buscar una definición. De una manera muy general, la ciencia es un conjunto de conocimientos que busca explicar el mundo que nos rodea. Pero no es solo eso. La ciencia es una actividad humana: en ella participan hombres y mujeres que se relacionan con el mundo e intervienen en él. Se hacen preguntas y buscan respuestas y, esto significa que los resultados son impredecibles, inciertos y siempre llevan a nuevas preguntas.

¿Qué otras características tiene la ciencia? La ciencia puede entenderse como un proceso de producción y construcción de conocimientos a lo largo de la historia, conocimientos que van cambiando hacia formas más válidas o útiles de ver el mundo. Esto lo hace provisional y perfectible, o sea que lo que se considera hoy como válido, quizás en el futuro no lo sea. Que en determinados momentos la forma de observar y explicar la naturaleza sea de una manera y luego cambie, no significa que la ciencia no se fiable. Los científicos se hacen preguntas sobre el mundo y estas se relacionan con los intereses, los saberes y las expectativas de una cultura. Se elaboran respuestas provisorias que se ajustan a lo que se sabe en ese momento histórico. A medida que el conocimiento se enriquece, las respuestas van mejorando o, en ocasiones, hasta pueden descartarse. Entonces, la intervención en el mundo es cada vez más eficaz y más profunda.

La imagen del científico Los científicos no viven aislados del mundo y, además de investigar, tiene su vida cotidiana, con los mismos sin sabores y alegrías que cualquiera de nosotros. ¿Por qué, en el imaginario popular, el trabajo científico se sitúa siempre en un laboratorio?

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Es muy común pensar e imaginarse que los científicos trabajan solo en los laboratorios, usan anteojos, preparan mezclas burbujeantes y hacen “explotar” las cosas. En muchas películas y dibujitos animados aparecen con un perfil solitario, generalmente con mal humor o un poco “alocados”. Y en muchos casos se los presenta usando palabras difíciles de comprender o fórmulas irreconocibles. Pero los científicos están lejos de ser así.

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El método científico Puede decirse que, en su trabajo, un científico es guiado por una característica humana básica, la curiosidad. Los científicos están constantemente intentando descubrir los “porqués” y los “cómos” de las cosas. La biología, como ciencia, debe seguir un método de trabajo que se denomina método científico, donde la observación, la experimentación y la comparación son pasos indispensables para estudiar a los organismos. El método científico consiste en una serie de pasos ordenados que incluyen observar minuciosa y detalladamente, reflexionar sobre lo observado y comprobar las ideas planteadas al inicio de la observación para emitir una conclusión final general.

Hipótesis y deducción Una hipótesis es una idea sin fundamento, que se apoya en información existente sobre un determinado asunto. A partir de una hipótesis, se elabora una deducción, que es una idea de lo que irá a acontecer ante una situación imaginada.

El método científico se basa en dos pilares fundamentales: la reproducibilidad o la capacidad de repetir un experimento en cualquier lugar y por cualquier persona y la falsabilidad, lo que quiere decir que toda proposición o hipótesis científica puede ser comprobada como verdadera o falsa.

Planteamiento del problema

Observación

1 Observar y recopilar datos iniciales

Hipótesis

2 Se plantea posibles respuestas o

hipótesis a las preguntas hechas en el momento de la observación. De ellas se selecciona las que serán aprobadas experimentalmente.

del proceso biológico por investigar. Se utiliza instrumentos como la lupa, el microscopio, la balanza, etc. Se formulan preguntas basadas en las observaciones.

3 Se diseña un experimento,

que incluye pasos a seguir, para confirmar o rechazar la hipótesis planteada. Este será repetido cuantas veces sea necesario. Experimentación

6 Para que la ciencia avance

es imprescindible compartir los conocimientos con los demás. La divulgación de las conclusiones es por medios de comunicación científica (revistas, congresos, etc.).

Comunicación

5 A partir de los

resultados, se obtiene las conclusiones, las cuales plantean la validez o no de la hipótesis. Si esta es aceptada, se pueden enunciar leyes o teorías.

Conclusiones

4 Se analiza los

resultados obtenidos del experimento comparándolos con la hipótesis para verificar su coherencia. La hipótesis puede ser aceptada o rechazada durante la investigación.

Análisis

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Proyecto de investigación Estrategia 1

¿Cómo plantear un problema de investigación? La percepción del mundo es fundamental en el planteamiento de un problema. Percibir significa recibir las sensaciones a través de los sentidos y organizarlas para hacerse una idea del mundo y de sus características. Podemos percibir el mundo indirecta o directamente.

Percepción indirecta La percepción indirecta es aquella que se realiza utilizando diferentes clases de aparatos como microscopios, telescopios, radares, sonares, etc. Para utilizar cualquiera de estos, debes aprender a manejarlos y luego a

Partes del microscopio óptico: Revólver: dispositivo sobre el que se montan los objetivos y que, al girarlo, permite acomodar la lente deseada sobre la muestra. Objetivos: lentes que se encuentran cerca de la muestra. Hay varias (por lo general cuatro) de diferentes aumentos. Tornillo macrométrico: mueve la platina en forma rápida para acercar el objeto al objetivo. Tornillo micrométrico: mueve la platina en forma lenta para enfocar con precisión.

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interpretar lo que te muestra cada uno. En esta sección vas a ejercitarte en el uso del microscopio, uno de los instrumentos más utilizados en el trabajo de los científicos.

Ocular: lente que se encuentra cerca de los ojos del observador (pueden ser dos). Platina: parte sobre la que se coloca la muestra (generalmente esta se pone en un portaobjeto y, en algunos casos, se tapa con un cubreobjeto), que se sujeta con pinzas. Condensador y diafragma: permiten graduar la cantidad de luz que recibe la muestra y regulan su intensidad. Fuente de luz o espejo: emite y refleja rayos luminosos para que lleguen a la muestra.

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Microscopía Es la técnica de producir imágenes visibles, de estructuras o detalles muy pequeños para que sean encontrados a simple vista. Utiliza como herramienta el microscopio. Microscopio óptico Es el tipo más común y el primero que se inventó. Contiene una o varios lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción. El desarrollo de este aparato suele asociarse con los trabajos de Anton van Leeuwenhoek. Actualmente, un microscopio óptico combina los lentes objetivos, oculares y condensadores, con una fuente luminosa y un soporte. El aumento total se calcula con sólo multiplicar el aumento del objetivo (100x) por el del ocular (10x). La mayoría de los microscopios ópticos permiten una ampliación máxima de 1 000 veces la muestra.

Microscopio electrónico Es un microscopio que utiliza lentes electromagnéticos y electrones en vez de luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Alcanza un aumento muy superior a los microscopios convencionales (tiene hasta 150 000 aumentos) porque la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones. Existen dos tipos de microscopios electrónicos: • Microscopio electrónico de transmisión (150 000 aumentos), en el que los electrones deben atravesar la muestra, con lo cual los cortes deben tener un grosor entre 50 y 200 nanómetros (0,2% del espesor celular). • Microscopio electrónico de barrido (20 000 aumentos), que permite observar las superficies de los especímenes sin realizar cortes microscópicos. El haz de electrones recorre o “barre” rápidamente la superficie de la muestra. Así, se forma una imagen tridimensional.

Microscopio estereoscópico Se utiliza para ofrecer una imagen estereoscópica, en tres dimensiones, de la muestra. Deben ser binoculares. El microscopio estereoscópico es apropiado para observar objetos de tamaños relativamente grandes, por lo que no es necesario modificar los objetos por visualizar.

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Proyecto de investigación

Preparación de muestras Las células no presentan color, por lo que deben emplearse colorantes químicos que produzcan contraste y faciliten la observación. Aquí te presentamos algunas técnicas para observar muestras al microscopio:

Láminas de líquidos Cuando la muestra es líquida, puede prepararse de dos maneras: • Gota en el centro. Se coloca una gota del líquido en el centro del portaobjetos. En algunos casos, es necesario agregar una gota de colorante. Luego se tapa la muestra con el cubreobjetos y se deja secar por unos minutos. • Frotis. Se coloca una gota del líquido en uno de los extremos del portaobjetos y luego se apoya otro portaobjetos sobre la gota, extendiéndola. Se deja secar al aire y se colorea de ser necesario.

Gota en el centro.

Frotis.

Láminas “naturales” Para algunos especímenes, basta con retirar una delgada lámina de su tejido, extenderla sobre el portaobjetos, añadir una gota de agua o colorante y taparla con el cubreobjetos. Squash Técnica usada cuando no se requiere observar la estructura intacta. Se debe colocar una pequeña porción del material sobre el portaobjetos. Luego, con dos alfileres, se “desarma” el material para extenderlo y, en algunos casos, se colorea. Al apoyar el cubreobjetos sobre el material, se presiona con el pulgar, con cuidado de no quebrar el cubreobjetos.

Preparados difíciles Algunas muestras requieren ser mantenidas intactas durante la observación; para ello, se deben seguir los siguientes pasos:

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Squash. Lámina natural.

• Fijación. Se interrumpen los procesos celulares con sustancias químicas (como el formol) que conservan los tejidos como si estuvieran vivos. • Deshidratación. La muestra fijada pasa por soluciones de alcohol, eliminando el agua y las grasas. • Aclaramiento. Se sumerge la muestra en xilol. • Inclusión. Se funde la parafina en baño María a 60 ºC en una estufa. Luego se colocan la muestra y un poco de parafina fundida en un molde pequeño rectangular de papel manteca o metal, para que solidifique en bloque. • Corte. El bloque se corta en secciones delgadas con una navaja o bisturí. • Montaje y coloración. Cada corte se coloca sobre un portaobjetos y se tiñe con el colorante apropiado. Antes de colorear, se rehidrata con xilol y, luego, con una serie de soluciones con más agua que alcohol. Finalmente, se colorea y se observa al microscopio.

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PONTE A

prueba

Practica el uso correcto del microscopio. Para ello, sigue paso a paso las instrucciones. Puedes empezar con la observación de las letras impresas de un periódico, pétalos o granos de polen de diferentes flores, insectos y cortes muy delgados de tallos de apio o acelga. Dibuja lo observado.

1 Ubica el microscopio sobre la mesa de trabajo, de modo que quede firme y seguro,

cerca de una buena fuente de luz. Luego, abre el diafragma, para permitir el paso de la luz. Mira a través del ocular para verificar si el campo de observación se halla bien iluminado; de lo contrario, adecua la luminosidad con el condensador —acercándolo o alejándolo de la platina—, con el diafragma —abriéndolo o cerrándolo—, o bien, corrigiendo la dirección de la fuente con el espejo.

2 Pon la muestra sobre el portaobjeto. De ser necesario, tápalo con el

cubreobjeto (apóyalo sobre el primero de manera que formen un ángulo de 45°, y luego, suéltalo sobre la muestra, así evitarás que se formen burbujas de aire). Luego, apoya el portaobjetos sobre la platina.

3 Con el objetivo de menor aumento, y mirando lateralmente el microscopio, baja el tubo haciendo girar el tornillo macrométrico hasta que el objetivo quede lo más cerca posible de la muestra, pero sin llegar a tocarla.

4 Mira a través del ocular y, para

encontrar la muestra, aleja lentamente el objetivo de la platina por medio del tornillo macrométrico. Luego, para enfocar con mayor precisión, mueve cuidadosamente el tornillo micrométrico.

Una vez realizada la observación con el objetivo de menor aumento, usa los demás objetivos en orden creciente.

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Morpho sp.

Volvox aureus

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Del universo a los seres vivos El contexto

Entorno vivo

Tu plan de trabajo... Comprender el origen del universo y de la vida. Explicar las características de los seres vivos. Explicar la estructura de la célula y sus funciones. Reconocer los niveles de organización de los seres vivos. Caracterizar los diferentes reinos de los seres vivos.

Encuentra en tu

La situación actual

Evaluaciones: 3 Diagnóstica

3 De desempeño

16 Multimedia 4 Galerías

1 Audio 8 Imprimibles

6 Actividades

10 Enlaces web

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Al igual que todas las galaxias, la Vía Láctea está conformada por millones de estrellas, muchas de ellas con sistemas planetarios orbitando a su alrededor. Además de estrellas y planetas, las galaxias están conformadas por nubes de gas, polvo y materia orgánica. La presencia de materia orgánica sugiere que la sustancia vital está en otras partes distintas a la Tierra y que quizá el origen y la evolución de la vida no hayan sido un evento exclusivo de nuestro planeta, aunque hasta la fecha sea el único donde lo podemos ver.

En contraste con el avance científico y tecnológico que ha permitido que la especie humana llegue muy lejos, la falta de conciencia y responsabilidad frente al uso de los recursos que nos brinda la naturaleza ha hecho que, en las últimas décadas, el equilibrio que sostiene la vida en el planeta que habitamos esté gravemente afectado.

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Audio

Amanita muscaria

Ursus maritimus

Victoria amazonica

Ubica en el tiempo el estudio del universo y de la vida Pregunta problematizadora ¿Cómo podemos contribuir a lograr un equilibrio entre el avance científico y tecnológico y la naturaleza sin comprometer la supervivencia de todos los seres vivos del planeta? Aprendiendo sobre el universo. Por ello, es fundamental que com-

prendas las teorías que explican el origen del universo y de la vida.

Desarrollando compromisos relacionados con la valoración de la

vida y el entorno. Por ello, debes conocer lo que caracteriza a los seres vivos, teniendo en cuenta cómo están organizados y cómo se clasifican.

Identificando y modificando acciones y actitudes propias y de los

demás que ponen en riesgo la vida en el planeta. Por ello, es necesario que aprendas a valorarte a ti mismo y a los demás seres con los que compartes tu entorno, y a asumir compromisos que evidencien respeto por la vida.

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Anaximandro Explica que la vida surgió sin intervención divina. Nicolás Copérnico Expone la teoría heliocéntrica del universo. Alexander Oparín Propone la hipótesis de la sopa primitiva. J. Watson y F. Crick Publican el modelo de la estructura del ADN. Yuri Gagarin Es el primer hombre en llegar al espacio.

550 a. C. 240 a. C. 1543 1920 1948 1953 1961 19801986

Hiparco de Grecia Cataloga 850 estrellas en el cielo nocturno. Edwin Hubble Propone la idea de la expansión del universo. George Gamow Presenta la Teoría del Big Bang. Stanley Miller Simula las condiciones de la Tierra primitiva. NASA Envía al espacio las sondas espaciales Voyager 1 y 2.

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Entorno vivo

El universo

Lexicón Universo: palabra que proviene del latín universus, compuesta por unus (uno) y versus (girar). La palabra unus quiere decir algo que no admite división. Así, universo significa el punto donde todo se une y gira.

Recurso imprimible

1. Dependiendo del contexto en que se mencione el término, existen muchas mane­ ras de definir qué es el universo. Por lo general, se asocia con términos como el cosmos, el mundo, el espacio exterior o la naturaleza. También podrás haber escuchado definiciones como: “el universo es todo lo que existe” o “el universo es todo lo que nos rodea”. Para nuestro propósito nos referiremos al universo como la totalidad de la energía y la materia, incluida la Tierra, las galaxias y los demás componentes del espacio. El universo es un inmenso espacio en el que hay millones de cuerpos. Algunos de ellos pueden verse a simple vista, y otros, que son invisibles al ojo humano, se han observado con potentes telescopios. De otro lado, gracias al pensamiento cientí­ fico, se han podido elaborar explicaciones muy rigurosas en cuanto a su origen, evolución y estructura.

El universo observable

1.1 El universo es, sobre todo, vacío; un vacío en el que “flotan” miles de millones de galaxias. En cada galaxia, a su vez, hay miles de millones de estrellas, planetas y nebulosas, las cuales están formadas por nubes de gas y partículas sólidas a las que denominamos polvo estelar. Desde un punto de vista químico, la composición del universo observable es simple: un 75% de hidrógeno, un 20% helio y un 5% del resto de los elementos (carbono, oxígeno, nitrógeno, hierro, azufre, entre otros). 1.1.1 La materia oscura Desde hace unas décadas los datos de los astrónomos nos muestran un extraño resultado: el gas y el polvo estelar del universo parecen estar sujetos a atracciones gravitacionales mucho mayores que las causadas por la materia que podamos de­ tectar, lo que ha hecho preguntarse a los científicos sobre la existencia de un nuevo tipo de materia que no emite radiación y que por tanto, no detectamos. Hoy casi todos ellos admiten que las galaxias, con sus estrellas y planetas, consti­ tuyen solo una pequeña parte, quizá un 10%, de la materia total del universo. El 90% restante es materia cuya composición y propiedades se desconocen: como no emite radiación, se denomina materia oscura.

El origen del universo

Ampliación

1.2 multimedia En los últimos años, los avances tecnológicos en el diseño y la construcción de ins­ trumentos de observación y análisis de datos han permitido expandir rápidamente las fronteras que se tenían sobre el conocimiento del universo. Por ejemplo, en el siglo XIX, la Vía Láctea, nuestra galaxia, era considerada como la totalidad del universo existente, y se creía que el sistema solar era su centro. En la actualidad, sabemos que la Vía Láctea es solo una entre los millones de galaxias que existen en el universo y que nuestro sistema solar no es el centro de la galaxia sino que se ubica en uno de los brazos de la espiral que la forman. El sistema solar dentro de la Vía Láctea. La mayoría de los planetas detectados dentro del sistema solar se encuentran a más de 300 años luz de nuestro Sol.

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Con respecto al origen del universo, los descubrimientos de Edwin Hubble, astró­ nomo estadounidense, permitieron comprender su estado dinámico. Esto signi­ fica que el universo se encuentra en expansión como consecuencia de una enorme explosión. Esta idea sustenta la teoría del Big Bang (Gran Explosión), hasta el momento la más aceptada por la comunidad científica.

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Componente Procesos biológicos 1.2.1 Teoría del Big Bang o la Gran Explosión La teoría del Big Bang o de la Gran Explosión, formulada por el astrofísico George Gamow, es un modelo científico que explica que el universo se formó aproxima­ damente 13.700 millones de años atrás. Según esta teoría el universo actual no se parece en nada al que surgió en los primeros instantes del Big Bang. 1. Etapa inicial: el universo en sus inicios estaba lleno de energía que se encontraba muy condensada, sometida a grandes temperaturas y presiones. 2. Etapa de inflación: toda esta energía concentrada en un área extraordinariamente pequeña experimentó un cambio que hizo que se expandiera rápidamente. 3. Formación de la materia: al terminar la expansión, un descenso en la tempera­ tura permitió que se formaran las fracciones elementales (quarks y gluones) que más adelante, al unirse, conformarían las partículas subatómicas. 4. Los primeros átomos: unos 300.000 años después del Big Bang, la temperatura seguía descendiendo y permitió que protones y neutrones se fusionaran para formar los primeros núcleos atómicos de hidrógeno y helio. Posteriormente, con estos núcleos se fusionaron los electrones, dando origen a los primeros átomos.

Actualidad científica En abril de 2011, se envió al espacio un aparato diseñado para comprobar la existencia de la materia oscura. Fue diseñado como parte de un proyecto en el que participan 16 países. Su misión es interceptar partículas que viajan por el espacio y caracterizarlas con gran precisión. Así, esperan encontrar partículas de materia oscura cuyas características deben ser muy distintas a todas las demás partículas ya conocidas.

5. El encendido del universo: al formarse los átomos y agruparse gracias a la fuerza de gravedad, la luz pudo viajar libremente por el espacio. El universo se hizo “transparente” y surgió la radiación cósmica de fondo, que es energía pura que aún se conserva después de ocurrido el Big Bang. 6. La formación de galaxias y estrellas: algunas zonas del espacio, ligeramente más densas, se convirtieron en poderosas fuerzas de atracción gravitacional. En torno a estas, se reunió la materia dando origen a las nebulosas, estrellas y planetas. Poco después se originaron las primeras acumulaciones de estrellas, llamadas galaxias. 7. La energía oscura: evidencia reciente sugiere que el universo se expande y acelera hacia fuera, empujado por la energía oscura de antigravedad, que constituye el 73% del mismo. El otro 23% está compuesto de partículas de materia oscura aún por descubrir. El material de las estrellas y de cuánto conocemos constituye apenas el 4%.

Cronología del Big Bang Edad oscura

Formación de galaxias, planetas.

Expansión acelerada por la energía oscura

Radiación cósmica de fondo WMAP Inflación Primeras estrellas  400.000 años

Expansión del universo 13.700 millones de años ©

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Componentes del universo

El universo está constituido por miles de millones de galaxias agrupadas en cúmulos (A). Cada galaxia (B), tiene millones de estrellas y estas a su vez pueden tener planetas orbitando a su alrededor, formando sistemas planetarios, como nuestro sistema solar (C).

1.3 El universo abarca todo lo que existe, desde un átomo hasta una galaxia y la ener­ gía que siempre ha sido constante desde sus orígenes. La materia se encuentra en un proceso constante de transformación. El universo y sus componentes siempre han despertado un gran interés en los seres humanos. A lo largo de su historia se han hecho descubrimientos muy valiosos acerca de lo que constituye el universo pero, gracias al avance tecnológico y cien­ tífico de las últimas décadas, se perfeccionaron los instrumentos de observación, medición y análisis de datos, que permitieron esbozar su composición: El universo está formado por galaxias. Una galaxia es un gran sistema conformado por nubes de gas, estrellas, planetas, polvo cósmico, y quizá materia y energía os­ cura, que se mantienen juntos por acción de fuerzas gravitacionales. Las galaxias no están organizadas uniformemente, sino que forman conjuntos o grupos llama­ dos cúmulos de galaxias o agrupaciones galácticas. Por ejemplo, la Vía Láctea, nuestra galaxia, hace parte del cúmulo galáctico de Virgo el cual está conformado por más de 2.000 galaxias. La galaxia más cercana a la Vía Láctea es Andrómeda. Las galaxias están formadas por estrellas. Una estrella es todo cuerpo celeste que brilla con luz propia. Técnicamente, el término hace referencia a un cuer­po as­ tro­nómico en forma de esfera, conformado por materia en estado de plasma. El principal componente de una estrella es hidrógeno. Nuestra estrella es el Sol, que se encuentra en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. Una galaxia puede contener entre 100 mil y 500 mil millones de estrellas cuyos ciclos de creación y destrucción originan nubes de polvo estelar llamadas nebulosas. Entre las nebu­ losas podemos citar la Nebulosa del Águila y entre las estrellas está Alfa Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sol a unos 37 mil millones de kilómetros de dis­ tancia.

A

Muchas estrellas poseen planetas que orbitan a su alrededor, formando sistemas planetarios. Un planeta es un cuerpo celeste que orbita alrededor de una estrella, que tiene suficiente masa para adoptar una forma esférica y que no tiene a su alre­ dedor objetos de tamaño comparable con los cuales compartir su órbita. A excep­ ción de Mercurio y Venus, los planetas del sistema solar tienen uno o más satélites. B

Existen otros términos para identificar o reconocer algunos componentes del universo. Por ejemplo, el término supernova hace referencia a una estrella que ha explotado liberando grandes cantidades de energía radiante y materia, y una estrella de neutrones es un residuo de una estrella súper gigante que agotó todo su combustible y explotó como una supernova. C

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Componente Procesos biológicos 1.3.1 El sistema solar El sistema solar es un sistema planetario que hace parte de la Vía Láctea. Se ubica en uno de los brazos de las espirales que la forman, conocido con el nombre del Brazo de Orión. Se compone de una estrella principal, el Sol, y un conjunto de cuerpos celestes: los planetas y sus satélites, los asteroides, los cometas, los meteo­ ritos, el polvo y el gas interplanetario. 1.3.1.1 Origen del sistema solar Hace 4.570 millones de años, en uno de los brazos de la Vía Láctea, una nube de gas y polvo comenzó a contraerse. Unos pocos millones de años más tarde esta ne­ bulosa se había transformado en nuestro Sol y sus planetas. Observa la ilustración que explica, paso a paso, el origen del sistema solar.

Interpreto Según el gráfico, responde: 1. ¿En qué momento las partículas que conforman la nebulosa están más unidas? 2. ¿En qué momento están más separadas?

Supernova Nebulosa

1

1. Explota una supernova.

2. La explosión de la supernova genera una onda de choque.

2

3

4

5

3. La onda de choque se acerca a la nebulosa.

4. La onda de choque de esta explosión comprime la nebulosa, que colapsa. 5. En el centro de la nebulosa, las partículas están más cerca unas de otras y, por tanto, hay más choques entre ellas. Debido a estos choques, el centro de la nebulosa se calienta. A partir de una temperatura de unos 10 millones de grados centígrados, los núcleos de hidrógeno se mueven a enorme velocidad y pueden fusionarse formando átomos de helio y liberando energía en este proceso. ¡Ha nacido una estrella, nuestro Sol!

El colapso de la nebulosa Protosolar como resultado de la explosión de una supernova cercana. ©

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1.3.1.2 La formación de los planetas Enlace web De la nebulosa inicial comprimida por la explosión de la supernova no solo surgió el Sol sino también los planetas que orbitan a su alrededor. Observa la siguiente ilustración que representa el proceso de formación de los planetas del sistema solar.

1. Hace 4.570 millones de años, la nebulosa se comprime, colapsa y adopta la forma de un disco.

2. El disco está más caliente en el centro porque allí hay más partículas (más choques, más calor). Los elementos más ligeros emigran hacia la parte exterior del disco, que es más fría. 3. En cada zona del disco comienza a crecer un planeta, atrayendo la materia cercana a su zona de influencia gravitatoria.

4. Los planetas exteriores se forman primero y tienen más masa porque se forman con los elementos más abundantes de la nebulosa. En las zonas internas del disco se forman cuerpos pequeños llamados planetesimales de aproximadamente un 1 km de diámetro, que chocan entre sí dando origen a planetas como la Tierra.

Este proceso dura unos 10 millones de años. Los choques de los planetesimales funden el exterior de estos dando lugar a los protoplanetas o planetas incipientes, lo cual genera océanos de magma de hasta 1.000 km de profundidad.

5. Con el material “sobrante” de la construcción de los planetas se forman los satélites que los acompañan, a excepción de la Luna que es un caso particular. Quedan también, muy lejos de los planetas, miles de millones de cometas y restos helados de la nebulosa.

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Componente Procesos biológicos Ampliación multimedia

1.3.1.3 El sistema solar en la actualidad En la actualidad, el sistema solar está formado por el Sol, ocho planetas, cuatro cuerpos menores o planetas enanos, diversos satélites, miles de asteroides, innume­ rables cometas y meteoritos, gas y polvo interplanetario. El Sol: es una estrella mediana y amarilla, compuesta por un 75% de hidrógeno y 25% de helio. La energía que irradia se produce en su núcleo cuando los átomos de hidrógeno se fusionan y forman átomos de helio.

Los planetas exteriores: también conocidos como los gigantes gaseosos, son cuatro: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Entre sus principales características está que la mayor parte de la materia que los constituye se encuentra en estado gaseoso (aunque algunos de ellos tienen centro sólido) y que presentan anillos.

Galería de imágenes

Los planetas enanos o cuerpos menores: son astros cuya masa les permite tener forma esférica, pero no es la suficiente para haber atraído o expulsado a todos los cuerpos a su alrededor. Cuerpos como Plutón (hasta 2006 considerado noveno planeta del sistema solar), Ceres, Makemake, Eris y Haumea están dentro de esta categoría.

Los planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Considerados planetas rocosos o telúricos porque tienen características similares a las de la Tierra.

Satélites

Asteroides

Cometas

Meteoritos

Polvo estelar

Son cuerpos celestes que giran alrededor de un planeta con el que están vinculados por fuerzas de gravedad recíprocas. El satélite terrestre es la Luna.

Son cuerpos rocosos, compuestos principalmente de carbón o metales como el hierro. Son más pequeños que un planeta y mayores que un meteoro. El principal grupo de ellos lo encontramos entre las órbitas de Marte y Júpiter y reciben el nombre de Cinturón de Asteroides.

Son cuerpos sólidos compuestos por una atmósfera de gas y polvo que envuelve al núcleo. A medida que se acercan al Sol, sus materiales se volatilizan generando la cola característica.

Son pequeños cuerpos rocosos de tamaños diversos que orbitan alrededor del Sol. Cuando un meteorito entra en la atmósfera de nuestro planeta, se calienta a causa de la fricción y produce el destello característico.

Son partículas muy pequeñas, menores a los 50 m de diámetro. Este polvo llena todo el cosmos incluido el sistema solar, aunque su densidad es muy tenue, entendiendo aquí densidad como el número de partículas por m3.

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El origen de la vida

Seres vivos extremos

Enlace web

1.4 El planeta Tierra es privilegiado. Por donde lo mires puedes encontrar manifesta­ ciones de la vida: en campos, bosques, desiertos, cumbres de las altas montañas, profundidades marinas, cavernas y heladas capas de hielo de los polos. Una sola gota de agua puede albergar a pequeñas criaturas, tan diminutas que necesitas de instrumentos especiales para poder observarlas. Con tanta vida alrededor es difícil imaginar que hubo un período en la historia del planeta en que no existieron los seres vivos. Estudios de la radiactividad de algunos elementos presentes en las rocas, demuestran que la Tierra tiene una edad aproximada de 4.500 millones de años, unos mil millones de años más antigua que el fósil más antiguo encontrado.

Los nanobes o nanobios, descubiertos en rocas calientes debajo de la superficie terrestre, son considerados seres vivos porque contienen ADN y otros compuestos orgánicos y además crecen.

Tratar de explicar cómo la vida pudo haberse originado en la Tierra ha sido algo difícil pero fascinante que ha interesado a filósofos, teólogos y científicos. Para nuestro propósito aquí, mencionaremos solo las explicaciones de tipo científico. 1.4.1 Hipótesis de la panspermia Esta hipótesis plantea que la vida en la Tierra tiene origen extraterrestre. Sugiere que la vida o los primeros seres vivos fueron transportados a la Tierra en un aste­ roide o meteorito que chocó contra el planeta. La hipótesis se queda corta al tratar de explicar cómo estos primeros seres vivos so­ brevivieron al impacto y a las condiciones hostiles del planeta en ese momento. Sin embargo, la hipótesis ha tomado fuerza con el reciente hallazgo de precursores de sustancias de ácidos nucleícos en un meteorito, al parecer proveniente de Marte.

Materia no viva Reacciones químicas Moléculas orgánicas simples Reacciones químicas Moléculas autoreplicantes Origen de la vida Organismos Muchos científicos creen que la vida se originó espontáneamente como resultado de un proceso que se resume en el diagrama.

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La gran pregunta que surge es, ¿qué pasó durante ese lapso de tiempo?, ¿cómo en un ambiente tan hostil se pudo originar ese fenómeno tan maravilloso que cono­ cemos como vida?

1.4.2 Evolución prebiótica Muchos científicos piensan que la vida en la Tierra surgió espontáneamente, es decir, que se desarrolló por ella misma, mediante procesos físicos y químicos na­ turales. Ellos basan su hipótesis en la idea de que las moléculas precursoras de la vida re­ accionaron entre sí durante los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra, formando una variedad de moléculas orgánicas simples. Consideran que además algunas de ellas lograron autorreplicarse, es decir, hacer copias de sí mis­ mas, y que otras formaron estructuras más complejas. Otro aspecto interesante de esta hipótesis es que permite explicar que el surgi­ miento de la vida fue impulsado por la fuerza de la selección natural. De esta ma­ nera, los cambios que incrementaron la estabilidad de las moléculas permitieron que estas permanecieran por más tiempo y que las que lograron autorreplicarse se multiplicaran tornándose más comunes y numerosas que aquellas que no se replicaron. En experimentos de laboratorio, muchas de las moléculas precursoras de la vida pue­den for­marse a partir de materia inorgánica. Así, por medio de métodos cientí­ ficos, la afirmación de que la vida sur­gió es­pontáneamente puede ser comprobada.

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Componente Procesos biológicos 1.4.2.1 Las sustancias químicas básicas Para que la vida surgiera espontáneamente sobre la Tierra, los compuestos quími­ cos, que hacen parte de los seres vivos, tuvieron que estar presentes. Luego, si todas las células de los seres vivos están constituidas por los mismos materiales: lípidos, carbohidratos, proteínas y ácidos nucleícos, organizadas de forma muy particular, ¿de dónde provinieron dichas moléculas?

Actualidad científica

Los científicos han logrado determinar que los primeros océanos de la Tierra y la atmósfera contenían los precursores de estas moléculas, analizando los procesos de formación de estrellas y recreando las condiciones que creen que caracterizaban a la Tierra en sus orígenes. Actividad 1.4.2.2 La sopa primordial Charles Darwin, quien expuso la teoría de que la vida evoluciona gracias a la fuerza de la selección natural, especuló en torno a la idea de que todo empezó en un “pequeño charco de agua caliente” y, hacia 1920, el científico ruso Alexander Oparín propuso una hipótesis que amplió la idea de Darwin.

Este sugirió que los océanos de la Tierra fueron alguna vez una vasta sopa primor­ dial que contenía grandes cantidades de moléculas orgánicas. Imaginó que estas moléculas se formaron aleatoriamente gracias a reacciones químicas activadas por la radiación solar, las erupciones volcánicas y la luz y que, además, por millones de años, estas moléculas se juntaron para formar la materia viviente. Oparín, Harold Urey, de la Universidad de Chicago y otros investigadores expli­ caron que la atmósfera de la Tierra primigenia carecía de oxígeno, que además era rica en nitrógeno (N2) y gases que contenían hidrógeno como el dihidrógeno (H2), vapor de agua (H2O), Metano (CH4) y amoníaco (NH3) y que el continuo bombardeo de energía radiante del Sol hizo que las moléculas de estos elementos y compuestos chocaran fuertemente entre sí y reaccionaran formando moléculas orgánicas.

La exobiología también llamada astrobiología, se basa en principios de la astrofísica, la biología y la geología para el estudio de la posible existencia de vida en otros lugares del universo diferentes a la Tierra. En la actualidad es una disciplina científica que ha tomado mucha fuerza debido al creciente interés por explorar el espacio exterior.

Si la atmósfera ancestral hubiera contenido oxígeno tal vez la vida no existiría ya que este elemento tiene la capacidad de absorber gran parte de la energía radiante que proviene del Sol. Enlace web

1.4.2.3 Los experimentos de Stanley Miller En 1953, la hipótesis de Oparín fue puesta a prueba por el científico Stanley Miller, discípulo de Harold Urey. Para averiguar cómo las condiciones de la Tierra primigenia pudieron haber favorecido la reacción de los materiales inorgánicos, Miller los colocó en un aparato que simulaba estas condiciones, y los expuso a constantes descargas eléctricas. En algunos días, Miller encontró que se había formado una gran cantidad de moléculas orgánicas como aminoácidos, ácidos grasos e hidrocarburos, precurso­ res básicos de las moléculas de la vida. Estos resultados demostraron que algunas de las moléculas básicas de la vida pudieron formarse aleatoriamente en la Tierra primigenia. En la actualidad, recientes descubrimientos científicos han debilitado la hipótesis de la sopa primordial, sin embargo, continúa siendo la más aceptada por la comu­ nidad científica hasta que se tengan pruebas contundentes que la logren refutar.

Propongo que Si tuvieras que diseñar un experimento para probar si la materia orgánica puede formarse a partir de materia inorgánica. Responde: 1. ¿Qué variables pondrías a prueba? 2. ¿Cómo diseñarías tu experimento?

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Competencias científicas

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Marca con una 7 las afirmaciones que concuerdan con la teoría del Big Bang.

Toda la materia del universo alguna vez se encontró reunida en una sola masa. El universo se está contrayendo. La luz viaja en el espacio vacío desde que se formaron los átomos. La fuerza de gravedad no existe. Existe más materia oscura que materia conocida. El universo se está expandiendo.

C O M P E T E N C I A S

2 Lee la siguiente información. Con base en ella, responde las preguntas 3 y 4.

5 Lee y analiza la siguiente tabla. Con base en ella responde las preguntas 6 a 10.

El Sol es la fuente de energía de los planetas y parece lógico pensar que, entre más cerca al Sol esté un planeta, mayor será la temperatura de este. La siguiente tabla muestra algunos datos al respecto. Cuerpo

Mercurio Venus

Tierra

Luna

Distancia al Sol (millones de km)

57,9

108,2

149,5

149,5

Presión atmosférica (atm)

0

90

1

0

Temperatura máxima

450 °C

477 °C

60 °C

123 °C

Temperatura mínima

2180 °C

477 °C

280 °C 2233 °C

6 ¿Es cierto en todos los casos que entre más cerca al Sol esté un planeta mayor es su temperatura?

7 ¿Qué otras variables influyen en la temperatura de la Tierra y de la Luna?

En 1961, el astrónomo Frank Drake calculó que aproximadamente la mitad de las estrellas de nuestra galaxia deben tener sistemas planetarios.

3 Si el valor aproximado de estrellas en la Vía Láctea es de 200 mil millones, ¿cuántos sistemas planetarios debe haber en la galaxia?

8 Venus, a pesar de estar al doble de distancia

del Sol que Mercurio, tiene una temperatura máxima y una mínima muy parecidas a este último. ¿Por qué crees que sucede esto?

9 El planeta Neptuno tarda 165 años terrestres 4 Si uno de cada 100 de esos sistemas tuviera

un planeta de tamaño similar al de la Tierra y estuviera a una distancia parecida a su estrella, ¿cuántos planetas parecidos a la Tierra habría en nuestra galaxia?

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en dar una vuelta al Sol. Si Neptuno fue descubierto en 1846, ¿cuántas vueltas ha dado al Sol desde ese momento hasta el presente?

10 El eje de rotación de Neptuno está inclinado y

por lo tanto, como la Tierra, su atmósfera presenta cuatro estaciones. Entonces, ¿cuánto tiempo dura cada estación climática en Neptuno?

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Identificar •

Indagar •

ARGUMENTO 11 Lee y analiza la siguiente información. Con base en ella, responde las preguntas 12 y 13.

Los astrónomos han determinado que el planeta Marte es cinco millones de años más antiguo que el planeta Tierra. Su estructura y composición es muy similar a nuestro planeta con algunas diferencias: El porcentaje de hierro en su composición es mayor. Está más alejado del Sol, por lo tanto es mucho más frío. La temperatura promedio sobre su superficie es de 263 °C. Un gran porcentaje del agua en Marte se encuentra congelada. Fotografías tomadas a la superficie marciana, por sondas espaciales, demuestran que habría fluido agua líquida durante un período mucho más temprano y caliente. La atmósfera de Marte es muy ligera, rica en CO2 pero pobre en nitrógeno y oxígeno. La presión atmosférica es 100 veces menor con respecto a la terrestre.

12 ¿Rechazarías la idea de que haya existido vida en Marte o, por el contrario, apoyarías la idea de que incluso podría haber vida allí en este momento? Explica tu respuesta.

13 De acuerdo con las ideas que explican el

origen de la vida en la Tierra, ¿qué otras condiciones debería cumplir Marte en estos momentos para que hubiese vida en él?

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

PROPONGO 14 Lee el texto y, con base en él, responde las preguntas 15 y 16.

La placa del Pioneer Entre 1972 y 1973 se lanzaron al espacio las sondas espaciales Pioneer 10 y 11. Ambas llevaban una placa metálica, diseñada por el astrónomo Carl Sagan, en la que se especifica la posición de nuestro Sol en la Vía Láctea y la posición de la Tierra en el sistema solar. Se indicaban, además, la forma y el tamaño de los seres humanos mediante figuras inspiradas en dibujos de Leonardo da Vinci. El objetivo de este mensaje simbólico es el de informar a una posible civilización extraterrestre, que pudiese interceptar la sonda, sobre el ser humano y su lugar de procedencia.

15 Si hubieras hecho parte del equipo que di-

señó la placa, ¿qué otra información sobre el planeta y sobre la especie humana hubieras incluido en ella? Justifica tu respuesta.

16 Si alguna civilización extraterrestre recibiera

el mensaje e hiciera contacto con nosotros, ¿qué explicación le darías acerca de algunos problemas que aquejan a la Tierra y a la humanidad en sí, como el deterioro del planeta, las guerras y la inequidad social?

17 Reúnete con un grupo de compañeros para elaborar un listado de los más grandes logros y un listado de los grandes fracasos de la humanidad. Con ayuda del docente, organicen una mesa redonda para debatir sobre este tema con el resto del curso. ©

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Entorno vivo

Características de los seres vivos

Recurso

imprimible 2. Los animales, las plantas, los hongos y todos los microorganismos que no vemos a simple vista son seres vivos. Todos ellos comparten las siguientes características que permiten diferenciarlos de los no vivos:

Están formados por las mismas sustancias químicas, aunque sus proporciones varían de un organismo a otro. Las sustancias que forman los seres vivos pueden ser: inorgánicas y orgánicas. Sustancias inorgánicas Se caracterizan porque en su composición tienen abundantes elementos diferentes al carbono. Están presentes tanto en los seres vivos como en la materia de origen no vivo, siendo la más abundante el agua.

A pesar de las enormes diferencias, todos los seres vivos compartimos características en común.

Agua: es la sustancia más abundante en todos los organismos. Estos consiguen el agua del exterior o a partir de otras sustancias que la contienen en su composición. Para los seres vivos, el agua es fundamental porque es el medio en donde ocurren las reacciones químicas que sostienen la vida y permite el transporte de sustancias entre las células.

Minerales: son elementos o compuestos de origen inorgánico indispensables para que una célula funcione normalmente y también pueden hacer parte de diferentes estructuras como caparazones, huesos y dientes. Son ejemplos de minerales presentes en los seres vivos: calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), hierro (Fe), yodo (I), entre otros.

Sustancias orgánicas Son compuestos químicos que se caracterizan porque el carbono hace parte de su estructura. Las sustancias orgánicas presentes en los seres vivos son: Carbohidratos: son utilizados por los seres Lípidos: sirven como reserva energética y vivos para obtener energía y formar estructu- forman estructuras como las membranas ceras. La glucosa y la celulosa son carbohidratos. lulares. Las grasas y el colesterol son lípidos. Proteínas: intervienen en procesos que regulan funciones vitales, transportan sustancias, defienden el organismo contra las infecciones y forman estructuras. La hemoglobina y el colágeno son proteínas.

Ácidos nucleicos: contienen la información hereditaria que se transmite de una generación a la siguiente, e intervienen en la síntesis de proteínas. El ADN y el ARN son ácidos nucleicos.

Vitaminas: son sustancias necesarias para el buen funcionamiento del organismo y su carencia ocasiona alteraciones y enfermedades. El ácido ascórbico y el retinol son vitaminas.

Crecen y se desarrollan: el crecimiento es el incremento del tamaño celular, para el caso de los organismos unicelulares, o el aumento del tamaño y del número de células, en los organismos pluricelulares. En estos últimos, el crecimiento puede producirse durante toda la vida, como en algunas plantas, o restringirse a una etapa, como en la mayoría de los animales. El desarrollo incluye cambios en la forma y el funcionamiento del organismo. Evolucionan: esto significa que han desarrollado adaptaciones, que son características que posibilitan su supervivencia en el medio que habitan y son el resultado de un largo y complejo proceso evolutivo. Por medio de la reproducción transmiten estas características a sus hijos. Todos los seres vivos estamos constituidos por los mismos tipos de sustancias.

Son homeostáticos: es decir, se autorregulan. Los seres vivos han desarrollado diferentes estrategias para mantener relativamente estable el medio interno con respecto a los continuos cambios que ocurren.

34 Acción de pensamiento: explico las características que identifican a los seres vivos.

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Componente Procesos biológicos Realizan funciones vitales: es decir, aquellas actividades que les permiten a los seres vivos crecer, desarrollarse, adaptarse al medio que les rodea e interactuar con otras especies. Las funciones vitales son muchas, sin embargo, todas ellas se pueden agrupar en tres tipos: nutrición, relación y reproducción. Función de nutrición Comprende todos los procesos mediante los cuales los seres vivos obtienen, transforman y utilizan la energía y las sustancias que necesitan para vivir y para construir o remplazar la materia que se ha deteriorado en su organismo. Según su nutrición, se distinguen dos tipos de seres vivos: autótrofos y heterótrofos. Los organismos autótrofos fabrican sustancias orgánicas que necesitan a partir de sustancias inorgánicas. Para ello necesitan de energía que, generalmente, obtienen del sol, mediante el proceso de fotosíntesis. Son autótrofas las plantas, las algas y algunas bacterias.

Los organismos heterótrofos son aquellos que necesitan tomar la materia orgánica ya elaborada, por lo que se alimentan de otros seres vivos, de sus restos o de sus desechos. Son heterótrofos los animales, los hongos y la mayor parte de los microorganismos.

Función de relación Engloba todos los procesos por los cuales los seres vivos captan estímulos y responden a ellos frente a algún cambio en el medio. Los estímulos son los cambios del entorno, tanto externo como interno del organismo, que provocan una respuesta. Las respuestas son las acciones que los seres vivos realizan cuando perciben un estímulo. Gracias a la función de relación los seres vivos pueden regular el ambiente interno para mantener un equilibrio relativamente constante entre el exterior y el interior. Por lo tanto, aunque las condiciones externas varíen, gracias a esta forma de regulación, los efectos de estos cambios sobre los organismos son mínimos. Son ejemplos de la función de relación el crecimiento de las plantas hacia la luz, la huida de un animal ante la presencia de un depredador y el aumento de los latidos de tu corazón cuando te asustas. Sin la función de relación los seres vivos serían incapaces de nutrirse y de reproducirse. Función de reproducción Agrupa los procesos mediante los cuales los seres vivos son capaces de originar nuevos individuos. Las formas de reproducción pueden agruparse en dos tipos: asexual y sexual. Reproducción asexual: se caracteriza porque no hay cruce de información genética y por ello interviene un solo individuo, a partir del cual se origina uno o varios descendientes. Las bacterias se reproducen asexualmente por medio de un mecanismo llamado fisión binaria, en el cual una célula bacteriana madre hace una copia de su material genético y se divide en dos células hijas, cada una con la misma información genética.

Reproducción sexual: se caracteriza porque hay cruce de información genética entre dos individuos de distinto sexo llamados progenitores. Cada uno aporta una célula sexual llamada gameto. El gameto femenino se une con el masculino y juntos forman el cigoto, que se desarrolla y da lugar al nuevo individuo que hereda características de los dos progenitores. La mayoría de animales se reproducen de esta forma.

Los seres vivos están compuestos de una o más células. Una célula es la unidad más pequeña de todo ser vivo que es capaz de realizar las funciones vitales. Dependiendo de muchos factores las células pueden ser más complejas que otras, pero todas son capaces de nutrirse, respirar, reproducirse y de responder a estímulos. Un sencillo organismo como un paramecio, solo tiene una célula. Un organismo pluricelular, como una acacia, contiene más de 100 trillones de células.

Todos los seres vivos realizamos las mismas funciones vitales. ©

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Entorno vivo

El descubrimiento de la célula

2.1

El botánico Robert Brown, en 1831, descubrió en el interior de las células vegetales, un corpúsculo al que denominó núcleo.

El médico Johannes Purkinje, en 1838, introdujo el término protoplasma para designar el líquido que llenaba la célula.

Ampliación multimedia

La primera descripción de células data del año 1665, cuando Robert Hooke observó con un microscopio muy simple, construido por él mismo, una fina laminilla de corcho. En ella vio unas celdillas geométricas, similares a las celdas donde vivían los monjes (para nosotros podría semejarse a un panal de abejas), a las que denominó células. Gracias a estos estudios y otros más, Hooke publicó su libro Micrographia en el que dibujó lo que había visto al microscopio y de ahí empezó a conocerse el término célula. A partir de este hallazgo, otros científicos fueron comprobando la existencia de células en todos los tejidos y los organismos que observaban. En 1673, Anthony van Leeuwenhoek observó al microscopio glóbulos rojos humanos (que son células presentes en nuestra sangre) y algunos microorganismos. Observó y describió por primera vez células vivas y microorganismos en el agua, a los que denominó “animálculos”. Durante el siglo XIX, el perfeccionamiento de los microscopios y el descubrimiento de técnicas para cortar y teñir las muestras permitieron estudiar las células con más detalle y observar estructuras en su interior. Los científicos que se relacionan a la izquierda de la página fueron quienes hicieron los aportes más destacados en el proceso de construcción de la teoría celular. Recursos

El botánico Matthias Schleiden, en 1838, concluyó que todos los tejidos vegetales estaban formados por células.

Enlace web 2.1.1 La teoría celular imprimibles La teoría celular es un conjunto de postulados acerca de la célula. Con los postulados de Schleiden y Schwann se establecieron las bases de la teoría celular, que se aplica a todos los seres vivos y que, junto a los conocimientos actuales, puede resumirse en los siguientes puntos:

1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Esto significa que todos los seres vivos estamos constituidos por una o más células. 2. La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Esto significa que la célula realiza todas las funciones vitales. El zoólogo Theodor Schwann, en 1839, concluyó que las células son los componentes elementales de los animales.

3. Toda célula procede de otra ya existente. Esto significa que todas las células provienen de la multiplicación de otras. Con los años, a la teoría celular se fueron adicionando los siguientes postulados que la complementaron: 4. La célula contiene el material genético de un ser vivo. A partir de él, las características de una célula madre pasan a las células hijas.

El médico Rudolf Virchow, en 1850, describió que cada animal es la suma de varias células que contienen todas las características de la vida y, en 1858, estableció que toda célula proviene de otra preexistente.

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5. El flujo de energía ocurre dentro de las células. En estas, la materia libera energía, por ejemplo, durante la respiración, y la energía absorbe materia, por ejemplo, cuando ocurre la fotosíntesis. 6. Todas las células tienen la misma composición química. No importa si se trata de una bacteria, de una planta o de ti mismo, como se mencionó al inicio de este tema, todos los seres vivos estamos compuestos por el mismo tipo de sustancias químicas, solo que en proporciones diferentes.

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Componente Procesos biológicos

2.2

Tipos de organización celular

Ampliación multimedia

La organización celular hace referencia a la manera como están constituidas las estructuras que componen una célula.

Medida extrema

En los seres vivos existen dos tipos de organización celular que permiten clasificar a las células en dos grupos: procariotas y eucariotas. Se cree que ambos tipos celulares han evolucionado sincrónicamente, es decir, a medida que han evolucionado las células procariotas, también lo han hecho las eucariotas.

El micrómetro es una unidad que se creó para medir la longitud de objetos y seres microscópicos. Su símbolo científico es mm. También se llama micrón o micra que con frecuencia se representa con la abreviatura m. Para que te hagas una idea de las longitudes que mide, toma una regla y mira la distancia que hay entre las dos líneas que delimitan un milímetro. Los científicos tomaron esta pequeñísima parte y la dividieron, a su vez, en mil partes. Cada una de ellas es un micrómetro.

2.2.1 Células procariotas Las células procariotas son aquellas que no tienen núcleo definido porque carecen de membranas internas. Debido a ello, el material genético se distribuye por el citoplasma. Su estructura interna es relativamente sencilla y su estructura externa es compleja. Su tamaño oscila entre 1 y 10 mm. Las células procariotas son las que conforman seres simples como las eubacterias y las arqueobacterias, pertenecientes al reino Monera. Evolutivamente aparecieron en nuestro planeta antes que las eucariotas y su tamaño, que es pequeño, varía entre 1 y 10 mm de diámetro. Las células procariotas presentan: Pared bacteriana. Es una envoltura gruesa y rígida, formada por azúcares complejos conocidos como polisacáridos y por proteínas, que le dan forma a la célula. Algunas bacterias presentan, además, una cápsula externa.

En la punta de un alfiler podemos encontrar miles de bacterias. Los seres amarillos que observas en la imagen son bacterias.

Membrana celular o plasmática. Se sitúa por dentro de la pared y controla la entrada y la salida de sustancias. Además, contiene diferentes proteínas que intervienen en el metabolismo celular y la duplicación del ADN.

Partes de una bacteria

A. Pared bacteriana B. Membrana celular o plasmática C. Cromosoma bacteriano D. Ribosomas E. Flagelos F. Fimbrias

Cromosoma bacteriano. Está formado por una sola molécula circular de ADN y contiene toda la información genética de la célula. Se localiza en una región denominada nucleoide, no rodeada de membrana. Ribosomas. Son pequeños organelos en los que tiene lugar la síntesis de proteínas, sustancias importantes para el funcionamiento celular. Flagelos. Son prolongaciones del citoplasma que intervienen en el desplazamiento. Algunas bacterias carecen de ellos. Fimbrias. Son estructuras cortas y numerosas que fijan la bacteria al sustrato. Punta de un alfiler

A

C

D

E B F

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Ampliación

Lexicón Célula: palabra que proviene del latín cella que significa “pequeño compartimiento” o “espacio cerrado”, es decir, pequeña celda. Microscopio: palabra que proviene del griego micros que significa “pequeño” y skopeoo que significa “observar”, es decir, “observar lo pequeño”.

Tu cuerpo (A) y el de todos los animales (B) está formado por células eucariotas (C). En estas, la membrana celular (D) separa y comunica a la célula con el exterior.

B

A

Recurso

Enlace web

2.2.2 Células eucariotas imprimible multimedia Son aquellas que tienen un núcleo definido, que encierra el material genético, y numerosos organelos celulares formados por membranas internas que le confieren a la célula un mayor grado de organización. Su tamaño es mayor que el de las procariotas y varía entre 10 a 100 mm de diámetro. Los protozoos, las algas, los hongos, las plantas y los animales están formados por este tipo de células. En toda célula eucariota se diferencian tres partes: membrana celular, citoplasma y núcleo. 2.2.2.1 Membrana celular Es una cubierta que separa y comunica el interior celular con el exterior, lo que permite una comunicación celular permanente. Todas las membranas celulares están formadas por carbohidratos, proteínas y lípidos. Carbohidratos. Son sustancias compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Si se encuentran asociados a lípidos reciben el nombre de glucolípidos o si están asociados a proteínas se conocen como glicoproteínas. Los carbohidratos participan en procesos de reconocimiento celular, por ello, son esenciales para que las células que defienden nuestro cuerpo detecten las sustancias y los agentes nocivos que ingresan al organismo. Proteínas. Son sustancias orgánicas formadas por la unión de aminoácidos, que son constituyentes de todos los seres vivos. Forman canales que permiten el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula y ayudan al paso de sustancias grandes que, de otra manera, no podrían atravesar la membrana. Existen proteínas integrales que están incrustadas en la membrana y solo se pueden separar de ella al alterar la bicapa con detergentes y proteínas periféricas que no están incrustadas dentro de la bicapa fosfolipídica sino que se unen a ella mediante proteínas integrales. Su función es ayudar al intercambio de sustancias que no pueden cruzar la membrana fácilmente a través de los canales proteicos. Lípidos. Los principales lípidos que forman la membrana celular son los fosfolípidos. Constan de una parte hidrofóbica, es decir, que tiene poca afinidad con el agua y una parte hidrofílica, es decir, que tiene alta afinidad con el agua. Los fosfolípidos forman una doble capa o bicapa fosfolipídica que constituye esa puerta estable de la membrana celular. Además de los fosfolípidos, las membranas de las células animales contienen otro lípido llamado colesterol y glucolípidos, que son sustancias formadas por la unión de lípidos y carbohidratos. Interior celular

C Proteína de membrana

Fibras de citoesqueleto Lípidos de membrana

D

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Proteína integral

Glicoproteína Oligosacárido

Carbohidratos de membrana Exterior celular

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Componente Procesos biológicos

Funciones de la membrana

Enlace web

Ampliación

2.3 multimedia La membrana celular cumple múltiples funciones, entre las que se encuentran el aislamiento y la regulación del paso de sustancias. Aislamiento: la membrana celular delimita la célula, la separa, protege y comunica con el entorno que la rodea. Dicho entorno se conoce como medio extracelular. Regulación del paso de sustancias: la membrana celular tiene permeabilidad selectiva, es decir, permite el paso de ciertas sustancias pero impide el paso de otras. El transporte de sustancias a través de la membrana depende de la estructura de esta y de las propiedades químicas de las sustancias que salen y entran. Las sustancias pueden atravesar la membrana mediante transporte pasivo o transporte activo. 2.3.1 Transporte pasivo o difusión El transporte pasivo o difusión es un proceso espontáneo que no requiere de energía para ser realizado. La difusión es el movimiento de partículas desde un lugar en el que se encuentran en mayor concentración hasta un lugar en el que su concentración es menor, de manera que tarde o temprano alcanzan una distribución uniforme. La difusión puede ser simple o facilitada. En la difusión simple (ver en la imagen el literal A), las partículas atraviesan libremente la bicapa fosfolipídica. Esta no es selectiva, es decir, cualquier sustancia que sea capaz de difundirse a través de la membrana celular por ella misma, podrá atravesarla. Si la molécula no posee esta propiedad, debe ser transportada mediante la difusión facilitada.

Transporte pasivo a través de la membrana celular

En la difusión facilitada (B), se necesita la ayuda de proteínas para que las sustancias sean transportadas. En este proceso, la concentración de las sustancias y la carga son importantes. Las proteínas que participan son de dos tipos: Proteínas de canal (C) que forman canales proteicos que atraviesan la membrana celular y son responsables principalmente del transporte de iones, es decir, partículas cargadas eléctricamente, como el ion calcio, el ion potasio y el ion sodio. Proteínas transportadoras (D) que participan en la difusión facilitada de compuestos orgánicos como azúcares o carbohidratos, aminoácidos y otros. A

B

C

D

Medio intracelular

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Mayor concentración de partículas

Medio extracelular

Menor concentración de partículas

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La ósmosis es un caso especial de difusión en el que la célula regula la cantidad de agua en su interior de acuerdo con la concentración de sales dentro y fuera de ella. Todas las células requieren sales y agua para vivir, sin embargo, un desequilibrio en su concentración, en el medio extracelular o intracelular, las afecta notablemente. Células en un medio isotónico Un medio isotónico es aquel en el que la concentración de sales disueltas es igual que la concentración de sales disueltas en los fluidos celulares. En estas condiciones, el movimiento de agua es igual en los dos sentidos. Células en un medio hipotónico Un medio hipotónico es aquel en el que la concentración de sales disueltas es menor que la concentración de sales disueltas en los fluidos celulares. Cuando una célula es colocada en un medio hipotónico, se llena de agua, y entonces aumenta de tamaño. Este fenómeno es conocido como turgencia. En muchos casos, las células pueden estallar. Células en un medio hipertónico

Propongo que Imagina que te han dado en el laboratorio un recipiente con una solución isotónica para que coloques allí una célula. Accidentalmente, uno de tus compañeros adiciona agua de mar al recipiente. 1. Dibuja, en tu cuaderno, lo que le ocurriría a la célula bajo estas condiciones. 2. Explica lo que harías para lograr que en esta célula continúe el flujo permanente de entrada y salida de agua. 3. Escribe dos razones que justifiquen la forma de proceder que definiste en la actividad anterior.

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Un medio hipertónico es aquel en el que la concentración de sales disueltas es más alta que la concentración de sales disueltas en los fluidos celulares. Cuando una célula es colocada en un medio hipertónico, pierde agua. Entonces, la célula disminuye de tamaño y se deshidrata. Cuanto mayor sea la concentración de sales del medio, más agua perderá la célula. En las células que poseen pared celular, como las de las células vegetales cuando son sumergidas en un medio hipertónico, el contenido celular se aleja de la pared y se torna flácido y arrugado. Este fenómeno se conoce como plasmólisis.

2.3.2 Transporte activo El transporte activo es un proceso que requiere de energía para ser realizado y consiste en el movimiento de sustancias desde un lugar de baja concentración hacia uno de alta concentración. En el transporte activo interviene siempre una proteína como transportador. Se requiere del transporte activo cuando las células necesitan incorporar sustancias que son selectivamente impermeables a las membranas y cuando se trata de transportar partículas muy grandes. Este tipo de transporte es muy importante para que las células puedan mantener en su interior concentraciones mayores que las del exterior, de algunas sustancias necesarias para su funcionamiento. Por ejemplo, a pesar de que en el interior de las células animales la concentración de sodio es superior a la del medio, las proteínas de membrana toman continuamente sodio y lo incorporan a la célula.

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Componente Procesos biológicos 2.3.3 Transporte de macromoléculas El transporte de moléculas de gran tamaño o macromoléculas implica principalmente tres procesos: endocitosis, exocitosis y transcitosis. 2.3.3.1 Endocitosis La endocitosis es el proceso mediante el cual la célula transporta del exterior a su interior moléculas de gran tamaño. La manera de hacerlo es formando una bolsa llamada vesícula que encierra el material para transportar. Esto ocurre gracias a una invaginación de la membrana. Según la naturaleza de las sustancias existen tres clases de endocitosis: fagocitosis, endocitosis mediada por receptor y pinocitosis. La fagocitosis es la acción celular de comer organismos completos o restos celulares, también llamados fagosomas. Para realizar la fagocitosis la célula forma unas prolongaciones llamadas seudópodos y así puede capturar o envolver microorganismos o sus partes. La endocitosis mediada por receptor es el proceso que permite la entrada a la célula de una sustancia específica para la cual existe un receptor en la membrana celular. La pinocitosis es la acción celular de ingerir sustancias líquidas e implica la interiorización de líquidos y partículas en solución. 2.3.3.2 Exocitosis La exocitosis es el proceso mediante el cual la célula transporta de su interior al exterior moléculas de gran tamaño. Para hacerlo, dichas moléculas, que están empaquetadas en unas vesículas ubicadas en el citoplasma de la célula, se fusionan, es decir que se unen la membrana de la vesícula con la membrana plasmática y así son sacadas al medio externo de la célula. Gracias a este mecanismo, las células pueden eliminar sustancias. En todas las células debe haber un equilibrio entre estos procesos para poder así mantener la vitalidad celular.

Invaginación de la membrana celular Agentes infecciosos

2.3.3.3 Transcitosis La transcitosis es un proceso que se lleva a cabo en células polarizadas que son células, como las epiteliales, que tienen dos partes opuestas bien definidas: una parte apical (la parte de arriba) y una parte basolateral (la parte de abajo). En la transcitosis se llevan a cabo los dos procesos anteriores, la endocitocis y la exocitosis. Las células de nuestra sangre llamadas glóbulos blancos fagocitan agentes infecciosos. Durante la fagocitosis, se envuelve la partícula y se forma una vacuola, que luego se encuentra con un lisosoma. Este descarga sustancias especiales llamadas enzimas que desintegran la partícula devorada.

Glóbulo rojo

Glóbulo blanco

Vaso sanguíneo

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Partícula devorada ©

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A

2.4

Comunicación entre células

La comunicación celular es el proceso mediante el cual las células de un organismo intercambian información, garantizando con ello el mantenimiento del equilibrio interno. La comunicación celular es esencial para que todas las células funcionen adecuadamente. Las células que forman a los organismos pluricelulares funcionan como una red y por eso deben estar en constante comunicación para actuar en conjunto de acuerdo con las necesidades colectivas. Gracias a la comunicación celular podemos defendernos de sustancias o microorganismos extraños que puedan causarnos daño. Si hay una ruptura de comunicación entre nuestra red de células y un sector queda incomunicado con respecto a otro, podemos enfermar. Por eso se debe garantizar que haya una comunicación armónica entre los millones de células de las que estamos hechos. Las células pueden tanto enviar como recibir señales de otras células.

B

B

Las células que se comunican pueden estar cerca o lejos unas de las otras. La comunicación requiere de la producción de sustancias que son liberadas al exterior celular y llevadas a células vecinas o transportadas a sitios alejados del lugar donde inicialmente se originó la señal. Cuando una célula recibe un mensaje, este puede ser activador o regulador. Un mensaje activador es el que promueve el funcionamiento de una estructura. Un mensaje regulador es el que lo inhibe. Pueden ocurrir tres tipos de señal: autocrina, paracrina o endocrina. En la señal autocrina, las células responden frente a las señales que producen ellas mismas. En la señal paracrina, una molécula liberada por una célula actúa en las células vecinas. En la señal endocrina, las moléculas señalizadoras especializadas, llamadas hormonas, se transportan por la circulación y actúan en lugares alejados de donde se produjo la señal.

C

En tu cerebro (A), las células nerviosas (B) establecen comunicación mediante señales paracrinas, es decir, liberando sustancias llamadas neurotransmisores (C).

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2.4.1 Regulación de reacciones bioquímicas Toda la comunicación celular implica una señalización donde ocurren bastantes reacciones bioquímicas. Dicha señalización ayuda a mantener el equilibrio celular. Existen moléculas señalizadoras que son las encargadas de transmitir la información entre células. Entre las más importantes tenemos: las hormonas, el óxido nítrico y el dióxido de carbono, que son moléculas señalizadoras de tipo gaseoso, y los llamados factores de crecimiento que se encargan del control externo del ciclo celular. Algunos de los procesos celulares que son regulados por medio de moléculas señalizadoras son: El metabolismo celular, término que hace referencia a todas las reacciones químicas que ocurren al interior de la célula y que le permiten a esta obtener energía y, a la vez, utilizar esta energía para realizar todas las actividades celulares. La división celular, que es el proceso de fabricación de nuevas células, que permite el crecimiento del organismo y la reparación de tejidos. La muerte celular, que ocurre luego de que la célula ha cumplido su función.

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Componente Procesos biológicos

Extensiones de la superficie celular

2.5 Las extensiones o las protrusiones son todas aquellas prolongaciones o salientes que poseen las células que participan en el movimiento celular. Estas extensiones son estables y usualmente están hechas de filamentos de una proteína que siempre se encuentra asociada al movimiento, conocida como actina. Las extensiones superficiales más estudiadas y mejor caracterizadas son las microvellosidades que son proyecciones finamente ordenadas que salen de la membrana celular. Las microvellosidades intestinales, por ejemplo, forman lo que se conoce como borde de cepillo (haz de cuenta el borde de tu cepillo de dientes, donde la cabeza del cepillo es la membrana celular de las células intestinales y las proyecciones son las cerdas). Su función principal es la de absorber sustancias requeridas para el buen funcionamiento celular. Contrario a las microvellosidades, existen otras extensiones transitorias que se forman en las células de acuerdo con los requerimientos establecidos y participan en el desplazamiento celular. Entre estas proyecciones que están hechas de microtúbulos se encuentran los cilios, los flagelos y los pseudópodos.

Biología extrema

Los espermatozoides son las células reproductoras masculinas y las más pequeñas del cuerpo humano. Su tamaño es 10.000 veces menor que el del óvulo. El óvulo es la célula reproductora femenina y los espermatozoides deben tener movimiento para llegar al óvulo y fecundarlo.

Cilios Los cilios son estructuras que tienen movimiento y cuya función es desplazar fluidos. Se presentan en las células animales y en algunos protozoos. Los cilios son proyecciones de 10 a 15 mm de longitud que funcionan como remos.

Doblete Microtúbulos dobles Microtúbulo central Membrana plasmática Brazos de dineina Cuerpo basal

Flagelos Los flagelos se parecen a los cilios pero tienen unas proyecciones mucho más largas (de 150 mm de longitud aproximadamente) que, al moverse, permiten el desplazamiento celular.

Cuerpo basal Microtúbulo Membrana plasmática Triplete

Pseudópodos Los pseudópodos o falsos pies son prolongaciones citoplasmáticas que poseen algunas células para desplazarse o para capturar microorganismos mediante el proceso de fagocitosis. Los organismos unicelulares como las amebas se desplazan mediante pseudópodos.

Pseudópodos

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Competencias científicas

4 Completa las siguientes afirmaciones.

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Escribe los nombres de las partes señaladas en la membrana celular.

C O M P E T E N C I A S

La es el proceso mediante el cual sustancias de gran taentran a la maño, gracias a la invaginación de la membrana. La señal es aquella en la cual las a estímulos que se procélulas ducen al interior de ellas mismas. Los se diferencian de los porque estos últimos tienen en su superficie proyecciones más cortas.

5 Escribe, en cada recuadro, el nombre del proceso que corresponde a cada letra.

2 Utiliza el mismo color para relacionar los con-

Alta concentración de solutos

ceptos de la izquierda con las definiciones de la derecha. Fosfolípidos

Unión de carbohidratos y lípidos.

Glucolípidos

Unión de carbohidratos y proteínas.

Glicoproteína

Unión de grupos fosfato y ácidos grasos.

B

A

Baja concentración de solutos ATP

3 Completa un diagrama como el siguiente

con las características de la célula procariota y la célula eucariota. En el centro, coloca las características comunes. Utiliza los datos del recuadro.

C

B

A

C

6 Explica en dónde se encuentra en mayor proporción cada ion, de acuerdo con los datos de la siguiente tabla.

K1

Exterior: interior 4: 140

Ca21

2: 0,0001

Na1

142: 14

Ion

Célula procariota Menor tamaño Presente en organismos relativamente simples Membrana celular Citoplasma Ribosoma

44

ADN Célula eucariota Envoltura nuclear Mayor tamaño Presente en organismos complejos

¿En dónde hay más?

7 Escribe en tu cuaderno lo que le sucede a una célula animal cuando se deposita en una solución isotónica. solución hipotónica. solución hipertónica.

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Identificar •

Indagar •

8 Observa el diagrama que muestra los com-

ponentes lipídicos de una membrana celular. Con base en él, realiza las actividades 9 a 12.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO 16 Lee el siguiente texto. El agua es vida

Fostatidilcolina 55% Fosfatidilinositol 15% Lípidos remanentes 5%

Fosfatidiletanolamina 20% Fosfatidilserina 5%

9 ¿Cuál es el lípido que se encuentra en mayor proporción?

10 ¿Qué lípidos de membrana se encuentran en proporciones similares?

11 ¿Cuál es la proporción entre la fosfatidiletanolamina y la fosfatidilserina?

12 Coloca los porcentajes en el diagrama. ARGUMENTO

El agua es un componente indispensable del cuerpo humano. Somos un 70% a 75% agua. De este porcentaje, el 70% es agua intracelular que se encuentra en forma libre o asociada y el 30% es extracelular. Una deshidratación puede causarnos mareos y dolores de cabeza porque nuestro cerebro necesita el agua. Además, el agua regula nuestra temperatura corporal, protege nuestros órganos, ayuda en la limpieza de desechos y a que asimilemos los nutrientes.

17 Elabora un folleto en el cual informes sobre

las bondades del agua y su importancia para el funcionamiento de nuestro cuerpo. Muéstralo a los miembros de tu familia e invítalos a consumirla con frecuencia.

13 Lee el texto y con base en él realiza las actividades 14 y 15.

Los glucocorticoides sintéticos son medicamentos usados para controlar la inflamación, que es una respuesta de nuestro cuerpo ante estímulos químicos, infecciosos como virus o bacterias y radiaciones, entre otros. Su función principal es detener la inflamación, por eso son bastante usados en la práctica clínica. Dentro de los medicamentos sintéticos pertenecientes a este grupo encontramos la prednisona, la prednisolona y la dexametasona.

14 Explica cómo los glucocorticoides pueden actuar sobre algunos procesos celulares.

15 Consulta acerca de los efectos secundarios

que se pueden derivar del uso de glucocorticoides y responde. ¿Es válido el uso de estos medicamentos para tratar cualquier tipo de infección?

18 Reúnete con un grupo de compañeros y consulten acerca del cáncer. Tengan en cuenta aspectos como: ¿qué es el cáncer?, ¿cómo se desarrolla?, ¿qué grupos de personas son propensas a desarrollarlo? y ¿qué tratamientos existen para enfrentarlo?

Luego, respondan: ¿Creen que practican hábitos de vida saludables que evitan desarrollar cáncer? Después de conocer esta información, ¿ha cambiado su concepto sobre el cáncer y la manera de prevenirlo y de tratarlo? ¿Cuál es el apoyo que se les brinda a personas con cáncer en su comunidad? ©

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Entorno vivo

El interior celular

3. Dentro de cada célula encontramos dos regiones bien definidas cada una con funciones propias. Estas son el citoplasma y el núcleo. 3.1

El citoplasma

El citoplasma está conformado por todo el material y las estructuras que residen en el espacio comprendido entre la membrana plasmática y la región de la célula que contiene el ADN. Su importancia radica en que allí ocurren casi todas las actividades metabólicas de las células. En él se pueden distinguir las siguientes partes: el citosol, el citoesqueleto y los organelos celulares. 3.1.1 Citosol El citosol es la porción fluida del citoplasma. Contiene agua, sales y moléculas orgánicas, tales como proteínas, lípidos, carbohidratos, azúcares, aminoácidos y nucleótidos. 3.1.2 Citoesqueleto El citoesqueleto es la base estructural de la célula que conforma las vías de acceso al interior celular. Por allí se transportan sustancias, estructuras y organelos celulares. El citoesqueleto está conformado por tres tipos principales de proteínas filamentosas: Los microtúbulos, que se forman por la unión de la proteína tubulina. Ellos se extienden a partir de un centro que, en las células animales, se conoce como centrosoma, y que se encuentra junto al núcleo y es el lugar de inicio del ensamblaje de los microtúbulos. Al igual que los filamentos de actina, los microtúbulos están involucrados en el movimiento celular.

Los filamentos intermedios, que son estructuras, a manera de cordones, conformadas por múltiples y diversas proteínas. Estos filamentos no están involucrados en el movimiento celular pero sí dan estabilidad a la célula. Los filamentos intermedios se organizan a partir de un aro que rodea el núcleo y se conecta con la membrana plasmática.

Los filamentos de actina, que son fibrillas delgadas de gran flexibilidad que forman una red de canales que permite el movimiento celular. Tienen la capacidad de ensamblarse y desensamblarse. La unión entre la membrana plasmática y los filamentos de actina determina la forma de la célula. Pueden presentarse, en la superficie celular, protuberancias de actina, similares al borde de un cepillo, como la que se forma en las células epiteliales intestinales.

Porción de citoesqueleto

Célula animal

Ribosomas

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Mitocondria

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Componente Procesos biológicos Ampliación

Los organelos y sus funciones

multimedia 3.2 Los organelos son estructuras pequeñas que se encuentran dentro del citoplasma y reciben este nombre porque cumplen funciones similares a los órganos de nuestro cuerpo. A continuación, profundizaremos en algunos de ellos:

A

Los ribosomas son los organelos donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas. Los podemos encontrar libres en el citoplasma o asociados al retículo endoplasmático. El proceso de traducción de proteínas significa que la información que se encuentra contenida en el ADN del núcleo de la célula es codificada para poder fabricar o sintetizar las proteínas que se requieren. Los ribosomas están formados por dos subunidades: una grande y una pequeña, que tienen proteínas ribosómicas y ARN ribosomal. Este proceso de traducción es tan importante para la célula que por eso esta puede tener de miles a millones de ribosomas.

B

C

El aparato de Golgi está formado por estructuras similares a sacos llamadas vesículas y su nombre se debe al apellido de la persona que lo observó por primera vez. El aparato de Golgi tiene como función almacenar y modificar proteínas, lípidos y compuestos que se producen en el retículo endoplasmático. También distribuye estas moléculas al interior o al exterior de la célula.

D E

Las mitocondrias son el lugar donde se lleva a cabo la respiración celular y además son las fuentes energéticas de la célula. Allí, compuestos como carbohidratos y lípidos liberan energía biológica para que la célula pueda realizar sus funciones vitales.

Los organelos celulares incluyen entre otros: los ribosomas (A), el aparato de Golgi (B), la mitocondria (C), el retículo endoplasmático liso (D) y el retículo endoplasmático rugoso (E).

El retículo endoplasmático es una red amplia de membranas que se desprenden desde la membrana nuclear por todo el citoplasma. Existen dos tipos: liso y rugoso. El retículo endoplasmático liso (REL) no tiene ribosomas sobre su superficie y su función principal es la síntesis de lípidos. El retículo endoplasmático rugoso (RER) está cubierto por ribosomas en su superficie y a ello se debe su nombre. El RER participa en la síntesis de proteínas que están destinadas a permanecer en el retículo, a ser llevadas a la superficie celular o a ser secretadas por la célula. Una vez terminada la síntesis, las proteínas son distribuidas según la finalidad para la que fueron hechas; entonces, unas pueden ser retenidas en el RER, otras distribuidas a otros organelos como el aparato de Golgi o al exterior de la célula a través de vesículas de secreción.

D

A

E B

C

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A

El núcleo

3.3

B

D

Recurso imprimible

El núcleo es una estructura característica de las células eucariotas. En él está contenida la mayor parte de la información genética de la célula y es el lugar donde se coordina la actividad celular. También es allí donde ocurren la replicación del ADN y la transcripción, que es la síntesis de ácido ribonucleico, a partir de ADN.

C

Estudiemos en detalle el núcleo celular, en cuyo interior se encuentra:

F

La envoltura nuclear, que separa el núcleo del citoplasma, por lo tanto, su función es limitar la entrada de proteínas al lugar donde se encuentra el ADN y así promover la regulación.

E G

Los complejos de poro nuclear que son, como su nombre lo indica, poros o puertas por donde pueden pasar moléculas del citoplasma al núcleo y viceversa. G

I H

En las células eucariotas (A) es claramente diferenciable el núcleo celular (B). En él se observa: la cubierta nuclear (C), los poros nucleares (D), el nucléolo (E), la cromatina (F), que durante la división celular se organiza en cromosomas (G). Estos están formados por ADN (H) e histonas (I).

Lexicón Cromosoma: proviene del griego chroma que significa color y soma que significa cuerpo o elemento. Los cromosomas son las estructuras en las que se organiza la cromatina en el núcleo celular durante la división celular. Los seres humanos tenemos 46 cromosomas.

48

El material genético que es la información hereditaria que está contenida en el ácido desoxirribonucleico o, ADN. Allí se almacena toda la información necesaria para fabricar otra célula idéntica y toda la información heredada de nuestros padres. Al segmento de ADN que codifica para una molécula o para una proteína de ARN se le llama gen. Los genes se acomodan en estructuras llamadas cromosomas. Los cromosomas están formados por moléculas extensas de ADN y proteínas asociadas que ayudan a empaquetar el ADN en el cromosoma, llamadas histonas. El nucléolo, que se encarga de realizar la síntesis de los ribosomas. 3.3.1 El núcleo y el control celular Las células se reproducen dividiéndose. Una célula da origen a dos nuevas células y cada una a dos más, y así sucesivamente hasta llegar, por ejemplo, a reproducirse hasta los millones de células que componen nuestro cuerpo. Imagina cada uno de estos pasos con la regulación más cuidadosa y con la coordinación más completa. El ciclo celular eucariota es el proceso mediante el cual se divide la célula y consta de dos procesos básicos: mitosis e interfase. Durante la mitosis se divide el núcleo, las nuevas células formadas se separan y durante la interfase se lleva a cabo el crecimiento celular y la replicación del ADN, lo que genera que la nueva célula quede lista para su división. Las cuatro fases reciben el nombre de M, G1, S y G2. M de Mitosis, G1 por el inglés de intervalo, gap, y porque es la fase de intervalo entre la mitosis, y la S de síntesis, donde ocurre la duplicación del ADN. En la fase G2 continúa el crecimiento de la célula que se prepara para la mitosis, y así continúa el ciclo. Luego de que las células salen de la fase G1 pueden entrar en una etapa de reposo que se denomina G0. Allí son activas pero no crecen a no ser que reciban señales para hacerlo. 3.3.2 Control del ciclo celular Existen puntos de control del ciclo celular que ayudan a regularlo, así por ejemplo, si el ADN está dañado el ciclo se detiene. Si se presentan alteraciones en el ciclo celular, las células pueden crecer sin control y por eso hay una estrecha relación entre el cáncer y el ciclo celular.

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Componente Procesos biológicos

Mitosis

3.4 La mitosis comprende la división nuclear y la división celular. Es decir, a partir de una célula progenitora se obtienen dos células hijas que contienen el material genético idéntico al de la célula progenitora. Antes de entrar en la mitosis, tiene lugar una etapa denominada interfase que comprende tres de las etapas vistas anteriormente G1, S y G2. Luego de esto, la célula está lista para entrar a la mitosis. La mitosis consta de cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase. En la profase, que es la fase de inicio de la mitosis, los cromosomas se condensan, es decir, se encogen hasta un tamaño mínimo y los centrosomas, que son los centros de organización de los microtúbulos, se van a ubicar a lados opuestos del núcleo, en lo que se conoce como desarrollo del huso mitótico. En la metafase, los cromosomas se ubican en el centro de la célula de forma alineada a la misma distancia de cada extremo. En la anafase, las cromátidas hermanas, que son el cromosoma y su réplica, se separan y se desplazan a polos opuestos del huso. Luego de ubicarse en los polos, hay una separación de los polos del huso y, al final de esta fase, se tienen entonces dos polos, cada uno de ellos con un juego de cromosomas idéntico al de la célula progenitora, por eso esta etapa es muy importante en el proceso de división celular porque es el momento en que ocurre la distribución del material genético. En la telofase, que es la fase final de la mitosis, se vuelve a formar el núcleo y los cromosomas comienzan a perder su condensación.

Haces parte de la Tus compromisos solución personales y sociales El cáncer de piel es producido por el crecimiento incontrolado de células cancerosas en alguna de las capas de este tejido. Para prevenirlo, es necesario el uso de bloqueadores solares que protejan la piel de la exposición directa de los rayos del sol. Averigua de qué están hechos los protectores solares y si son compatibles con el medio ambiente.

Gracias al proceso de mitosis tus células se reproducen y tu cuerpo crece y remplaza las células que se deterioran, como las que forman tu piel.

Luego del proceso de mitosis, ocurre el proceso de citocinesis o división del citoplasma, que desencadena en la obtención final de dos células hijas. Por eso, se habla de células hijas diploides, es decir, que tienen material genético idéntico. En la figura se pueden observar las etapas de la mitosis. El objetivo primordial de este proceso es que los cromosomas duplicados en la interfase se repartan en dos núcleos. Interfase

MITOSIS

Centriolos (2 pares)

Cromatina Metafase

Profase

Huso mitótico Centriolo

Nucléolo

Placa metafásica Membrana plasmática

Cromosoma (2 cromáticas hermanas) Fragmentos de la membrana nuclear

Células hijas

Cromosomas hijos

Membrana nuclear en formación Anafase

Telofase

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Meiosis

Mediante el proceso de meiosis (C), las células sexuales masculinas (A), y femeninas (B) se reproducen (C), dando origen a los gametos, en los que el número de cromosomas se reduce a la mitad. Durante la fecundación, los gametos se unen y forman el cigoto. Así se restablece el número de cromosomas propio de la especie.

B

3.5 La meiosis es el proceso de reproducción celular mediante el cual se reduce el número de cromosomas a la mitad generando células hijas haploides, lo cual implica que la célula hija tiene solo un miembro del par de cromosomas presentes en las células diploides del individuo en el que sucede este proceso. La reducción del número de cromosomas se realiza en dos etapas denominadas meiosis I y meiosis II. El proceso de meiosis permite la reproducción sexual, puesto que en su transcurso se unen dos células llamadas gametos, que son generadas por organismos de la misma especie y que, al unirse, dan origen a una tercera llamada cigoto que no es exactamente igual a sus células progenitoras. El objetivo de la meiosis es permitir el intercambio de material genético variando la información de los cromosomas homólogos del nuevo individuo. Por esto, la meiosis es fundamental para la supervivencia de los individuos, la permanencia de las especies y la evolución. La meiosis I, al igual que la mitosis, comienza luego de que el ADN se ha duplicado. Los cromosomas homólogos se unen y pasan por un proceso de reorganización dando origen a células hijas diferentes.

A

MEIOSIS I C Cromosomas replicados.

Entrecruzamiento de cromosomas homólogos.

La meiosis II se parece a una mitosis, pero su fin es separar las cromátidas hermanas. Durante este proceso las dos nuevas células se vuelven a dividir sin que sus cromosomas se dupliquen. De esta manera originan cuatro células que reciben el nombre de gametos, cada uno de los cuales tiene la mitad del material genético de la célula progenitora. La meiosis es una de las fuentes de variabilidad genética más importante porque garantiza que seamos diferentes de nuestros padres, por la recombinación o el entrecruzamiento de los cromosomas homólogos. Durante el proceso de reproducción, en la fecundación, el gameto masculino, que es el espermatozoide, se fusiona con el gameto femenino, que es el óvulo. Su unión da lugar a una nueva célula que se llama cigoto y se caracteriza por contener igual cantidad de información genética que el resto de las células del cuerpo. Gracias a las divisiones del cigoto a través de la mitosis se forman los diversos tejidos, órganos y sistemas, que componen el organismo. MEIOSIS II

Pares de cromosomas homólogos divididos.

Pares de cromosomas homólogos.

Separación de cromosomas dobles en simples.

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Cromosomas divididos. Cada gameto tiene un cromosoma simple y una nueva cadena mezclada de ADN.

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Componente Procesos biológicos

Células animales y células vegetales

3.6 Dentro del grupo de células eucariotas se pueden distinguir las células animales y las células vegetales. Los dos tipos de células tienen núcleo y organelos en común, como los que describimos en páginas anteriores. Sin embargo, entre estas existen claras diferencias. Las células vegetales presentan organelos únicos que son la pared celular y los plastidios.

Actividad

Galería de imágenes

Enlace web

La pared celular es una capa más gruesa y resistente que recubre y protege la membrana de las células vegetales y ayuda a dar soporte y protección. Generalmente, la pared celular está formada por celulosa, un carbohidrato que le brinda rigidez. Los plastidios son una familia de organelos que se diferencian en su estructura y en la función que cumplen. Dentro de los miembros de esta familia se encuentran los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos. Los cloroplastos tienen como función principal llevar a cabo el proceso de

fotosíntesis que es obtener la energía de la luz solar y sintetizar o fabricar el azúcar llamado glucosa (C6H12O6), a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Los cloroplastos contienen clorofila, un pigmento responsable de dar el color verde a las plantas y a las algas verdes. Los cloroplastos tienen una estructura semejante a la de la mitocondria y presentan tres membranas: la membrana externa, la interna y una llamada tilacoidal que contienen unos sacos (vesículas) llamadas tilacoides. La membrana tilacoidal es la responsable de la captación de energía solar.

Los cromoplastos no tienen clorofila como los cloroplastos pero sí tienen ca-

rotenos, que son pigmentos responsables del color amarillo, naranja y rojo de algunas flores y frutas.

Lexicón Cloroplasto: proviene del griego khloros que significa “verde” y del griego plastos que significa “formado”. Los cloroplastos son las estructuras que captan las partículas de luz para el proceso de fotosíntesis. Al hacerlo reflejan un espectro de luz específico que hace que las hojas se vean de un color particular.

Los leucoplastos son plastidios no pigmentados responsables de almacenar azú-

cares o almidones. Los amiloplastos son leucoplastos que almacenan almidón. Célula animal - Célula vegetal

Centrosomas

Citoplasma Citoesqueleto Ribosomas Retículo endoplasmático rugoso Retículo endoplasmático liso Nucléolo Núcleo Membrana celular Mitocondria Aparato de Golgi

Vacuola

Lisosomas

Cloroplasto

Vacuola central

Pared celular ©

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Competencias científicas

3 Escribe, dentro del paréntesis, el número del

INTERPRETO 1 Completa el siguiente crucigrama. 2

3

1 1

C O M P E T E N C I A S

2 3

4

4

1. Mitocondria 2. Ribosomas 3. Aparato de Golgi 4. Retículo endoplasmático liso 5. Retículo endoplasmático rugoso ( ) No tiene ribosomas sobre su superficie y su función principal es la síntesis de lípidos. ( ) Organelo encargado de la síntesis o fabricación de proteínas. ( ) Está cubierto de ribosomas en su superficie. ( ) Su función es liberar la energía contenida en los alimentos durante el proceso de respiración celular. ( ) Organelos celulares encargados de la síntesis de proteínas.

Horizontales 1. Se forman por la polimerización de la tubulina. 2. Ácido nucleico en el que uno de sus componentes es el azúcar ribosa. 3. Es el lugar desde donde se coordina el control celular. 4. Proceso por el cual se divide la célula y que consta de dos fases principales: interfase y mitosis. Verticales 1. Organelo celular donde se lleva a cabo el proceso de respiración celular. 2. Proteína de la que están hechas las microvellosidades de las células intestinales. 3. Invertido. Organelo donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas. 4. Invertido. Abreviatura del ácido desoxirribonucleico.

4 Observa la siguiente gráfica que presenta la

2 Escribe algunas semejanzas y diferencias en-

6 ¿Cuál es la fase del ciclo celular que dura me-

tre los siguientes términos:

Célula procariota y célula eucariota. Célula animal y célula vegetal. Unicelular y pluricelular. Pared y membrana celular.

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organelo que corresponde a cada descripción.

duración de cada etapa del ciclo celular. Con base en ella, responde las preguntas 5 a 8. Duración del ciclo celular 7 Duración (horas)

A F I A N Z O

6 5 4 3 2 1 0

G1

S G2 Fases del ciclo celular

M

5 ¿Cuál es la fase del ciclo celular que dura más tiempo?

nos tiempo?

7 ¿Cuánto tiempo dura este ciclo celular en total?

8 ¿En qué fase se presentan los eventos más significativos para la replicación del ADN?

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Identificar •

Indagar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

PROPONGO

ARGUMENTO 9 Observa los siguientes dibujos de la mitosis

y la meiosis y responde Sí o No frente a los enunciados. Si la respuesta es No, explica en tu cuaderno lo que es correcto. Meiosis I

Explicar •

Meiosis II

Mitosis

10 Lee el siguiente texto. El autismo infantil es una enfermedad que afecta el desarrollo cerebral del niño, al generarle problemas de comunicación y habilidades sociales para poder interactuar con las demás personas, ya sean niños de su misma edad o sus padres y familiares cercanos. Un niño autista se aísla de su entorno, no habla y tiene una mirada perdida, entre otras características. Recientemente, científicos norteamericanos relacionaron el trastorno del autismo con una enfermedad mitocondrial. En su investigación, propusieron que, tanto la falta de desarrollo cerebral como la debilidad muscular en un niño autista, pueden deberse a un defecto genético que causa la enfermedad mitocondrial y que, por ello, el cerebro no recibe la energía suficiente para mantenerse funcionando adecuadamente y los músculos no reciben la energía necesaria para cumplir sus funciones.

11 Responde ¿por qué crees que la investiga-

ción relaciona la mitocondria con la debilidad muscular y la falta de desarrollo cerebral?

12 Lee el siguiente texto. Como resultado de la división celular durante la mitosis se obtienen dos células hijas. En la meiosis, los cromosomas se duplican durante la división celular. En la mitosis, el material genético en las células hijas es igual al de la célula progenitora. En la meiosis, el resultado luego de la división celular son cuatro células hijas. Tanto en la mitosis como en la meiosis, el ADN debe replicarse. En la meiosis II, las cuatro células hijas son exactamente iguales a su célula progenitora. La células sexuales como los óvulos y los espermatozoides se generan a partir del proceso de división meiotica. La mitosis es un proceso de división celular en el que se produce variabilidad genética.

Desde el año 1963, los científicos saben que las mitocondrias poseen su propio ADN, el cual contiene un pequeño grupo de genes. El ADN mitocondrial acumula mutaciones a lo largo de muchas generaciones, e investigaciones recientes indican que cada10.000 años ocurre una mutación en una de sus bases. Un niño solo hereda las mitocondrias de su madre ya que, el espermatozoide, al entrar dentro del óvulo durante la fecundación, pierde su cola y con ella sus mitocondrias.

13 Realiza una consulta sobre el mal de Alzhei-

mer y la diabetes mellitus. Establece la relación entre estas enfermedades y el ADN mitocondrial.

14 Prepara una exposición para tus compañeros

en la que expliques cuál es la relación entre estas enfermedades y el ADN mitocondrial.

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Entorno vivo

4.

Lexicón Naturaleza: palabra derivada del latín natura que a su vez se deriva del verbo nasci que significa “nacer”. De acuerdo con lo anterior, la palabra hace referencia a todos los procesos naturales que dan origen a las cosas.

Niveles de organización de los seres vivos

54

Actividad Enlace web

Naturaleza es la palabra que utilizamos para referirnos a la totalidad del mundo, incluidos los seres vivos y los no vivos. Para la biología, es importante centrarse en los seres vivos, por ello los ha estudiado desde sus componentes primarios, los átomos, hasta las relaciones que establecen entre sí y con el ambiente. En este ejercicio, se ha planteado un esquema que ha permitido distinguir varios niveles de organización, cada uno de los cuales tiene un mayor grado de complejidad que el anterior, y un grado de interacción más complejo entre sus componentes. Además, cada nivel presenta unas propiedades que no se dan en niveles inferiores. El siguiente cuadro resume los niveles de organización de la naturaleza.

Nivel de organización abiótico el cual es compartido por los seres vivos y no vivos. Átomo

Ampliación multimedia

Nivel de organización biótico. Exclusivo de los seres vivos.

Molécula

Célula

Tejido

Órgano

El átomo es la unidad más pequeña de la materia que conserva sus propiedades.

Cuando se unen dos o más átomos de un mismo elemento o de elementos diferentes se forman moléculas.

La célula es la unidad estructural, funcional y genética más pequeña de los seres vivos.

El tejido es un conjunto organizado de células que comparten características semejantes y cumplen con una función determinada.

Un órgano es una estructura compuesta por dos o más clases de tejidos diferentes que interactúan para cumplir con una actividad en común.

Este átomo corresponde al elemento carbono, constituyente esencial de todas las moléculas orgánicas como los carbohidratos y las proteínas que forman el cuerpo de los seres vivos.

Esta estructura representa a una molécula de hemoglobina formada por millones de átomos. La hemoglobina transporta gases como el oxígeno y el dióxido de carbono en la sangre.

Esta célula es un eritrocito (glóbulo rojo). Su forma facilita su desplazamiento por los vasos sanguíneos y su color rojo es dado por la presencia de la proteína hemoglobina.

Junto con los eritrocitos, se encuentran los glóbulos blancos y las plaquetas. Todas estas células junto con el plasma y otras sustancias conforman la sangre o tejido sanguíneo.

Las venas y las arterias son órganos formados por diversos tipos de tejidos. Permiten el transporte de la sangre y de diversas sustancias por todo el cuerpo.

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Componente Procesos biológicos

Concepto de organismo

Ampliación

multimedia 4.1 El concepto de organismo es importante porque se convierte en un punto de referencia para comprender los niveles de organización de los seres vivos. Un organismo, desde el punto de vista biológico, es un ser vivo que posee una organización interna que le permite realizar las diferentes funciones vitales. Los organismos pueden estar conformados por una sola célula ya que, como se ha mencionado antes, una célula puede realizar todas las funciones vitales. En tal caso, se les denomina organismos unicelulares. Los organismos también pueden estar conformados por muchas células que se han organizado para formar tejidos, órganos y sistemas especializados en cumplir funciones específicas. En este caso, se les denomina organismos pluricelulares.

Nivel de organización biótico. Exclusivo de los seres vivos. Sistema de órganos

Organismo pluricelular

Los sistemas son un conjunto de órganos que son interdependientes y llevan a cabo una o varias funciones específicas.

Un organismo pluricelular es un individuo constituido por varias clases de células organizadas formando tejidos, órganos y sistemas de órganos.

El sistema circulatorio está conformado por varios tipos de órganos que tienen, entre otras, la función de transportar los gases involucrados en la función de respiración.

En esta guacamaya se encuentran interactuando diferentes sistemas de órganos que componen su cuerpo y que, en conjunto, se encargan de mantener viva el ave.

Población

Comunidad

Ecosistema

Biosfera

Una población es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y se ubican en un espacio y tiempo determinados.

Una comunidad es un conjunto de poblaciones que interactúan entre sí y se ubican en un espacio y tiempo determinados.

Un ecosistema es un conjunto de comunidades que interactúan entre sí y con su entorno físico en un espacio y tiempo determinados.

La biosfera corresponde a todas las partes de la Tierra (acuáticas, terrestres y de la atmósfera) que albergan seres vivos.

Esta es una población de guacamayas que interactúan con otras especies por medio de diferentes clases de relaciones en las selvas tropicales como la del Amazonas.

Además de las poblaciones de guacamayas, existen otras poblaciones de animales, vegetales, hongos, bacterias y protistas que interactúan en la selva del Amazonas.

La gran selva del Amazonas, ubicada a lo largo de la cuenca del río del mismo nombre, es uno de los ecosistemas más diversos que existen en el planeta.

La Tierra alberga una gran cantidad de ecosistemas conformados por factores bióticos y abióticos. Todos ellos, en conjunto, forman la biosfera.

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Argumento

4.1.1 Organismos unicelulares En la naturaleza, como ya dijimos, existen organismos formados por una sola célula, llamados organismos unicelulares. Esto quiere decir que el nivel de individuo está constituido por la única célula que conforma el organismo. Aunque todos los organismos guardan muchas similitudes entre sí, existen diferencias en cuanto a la complejidad entre la célula de un organismo unicelular, como la ameba, y las células de un organismo pluricelular, como el ser humano. Algunas características de los organismos unicelulares son:

Virus del ébola. Los virus son estructuras microscópicas relativamente simples y tan pequeñas que, para poder observarlas, es necesario utilizar el microscopio electrónico. Todos los virus tienen una estructura básica, constituida por un ácido nucleico (ADN o ARN) y una cubierta proteica, denominada cápside. No se nutren y no se relacionan, ya que su contacto con la célula que los hospeda sucede al azar. Carecen de metabolismo propio y, para su reproducción, requieren de la “maquinaria” de la célula a la que infectan. Responde: ¿Crees que los virus son organismos? Respalda tu respuesta con dos argumentos.

El tamaño de los unicelulares es pequeño, la gran mayoría de ellos solo puede ser visto a través del microscopio. Su tamaño oscila entre los 200 nm, como el caso de la bacteria Mycoplasma genitalium, y los 3 cm, como el caso del protozoo Gromia sphaerica. Esto es consecuencia de la relación física entre el área de superficie y el volumen que, al igual que en todas las células, limita el aumento de tamaño. Ser unicelular y tener un gran tamaño tiene serias implicaciones metabólicas, dado que la superficie que está en contacto con el medio es muy pequeña con respecto al volumen del organismo. Esto hace que la entrada de nutrientes y oxígeno sea insuficiente para suplir las necesidades de la gran célula, por lo que su metabolismo debe ser muy bajo. Los unicelulares pueden realizar todas las funciones vitales por sí mismos: incorporan nutrientes, los transforman, requieren de energía, reaccionan ante los cambios del ambiente, se defienden de otros organismos y se reproducen. De ahí, que los organismos unicelulares pueden vivir en todos los ambientes del planeta. Los organismos unicelulares constituyen el mayor porcentaje en cuanto a número de individuos entre los seres vivos que existen en el planeta. Para estos organismos, la “unicelularidad” ha sido muy exitosa. La mayoría de los organismos unicelulares son procariotas representantes del reino Monera; otros son eucariotas representantes del reino Protista como los protozoos y algunas algas, y representantes del reino Hongo como las levaduras.

Thiomargarita namibiensis, bacteria visible a simple vista.

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Escherichia coli, bacteria que vive dentro de nuestro intestino.

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Componente Procesos biológicos 4.1.2 Organismos pluricelulares Un organismo pluricelular es aquel que está conformado por varias células que están organizadas y, además, en permanente asociación para realizar todas sus actividades. La principal ventaja de los organismos pluricelulares es su especialización celular, es decir, la capacidad de una célula o unos grupos de células de cumplir con una tarea específica, sin dejar atrás las demás funciones que les permiten sobrevivir. Con esta división del trabajo en el interior del cuerpo del organismo pluricelular, algunas células se especializaron en: proteger y aislar, dar soporte y estructura, transportar sustancias, percibir estímulos o coordinar actividades, entre muchas otras funciones. 4.1.2.1 División del trabajo en las células La especialización y la división del trabajo de las células permitió el incremento del tamaño de los organismos pluricelulares, el cual exige que los organismos obtengan mayor cantidad de nutrientes para abastecer las demandas de materia de las numerosas células que lo conforman ya que requieren más energía para trasladar cantidades mayores de materiales en el interior y hacia el exterior del organismo. 4.1.2.2 Tamaño de los organismos pluricelulares La pluricelularidad permite alcanzar un gran tamaño sin sacrificar el metabolismo, dado que cada célula puede hacer los intercambios necesarios con el medio, de acuerdo con su tamaño.

Tamaños extremos

Entre los organismos pluricelulares más pequeños tenemos este animal, el Trichoplax adhaerens, un placozoario que mide entre 1 a 2 mm de diámetro. Fue descubierto por primera vez en un acuario por el zoólogo alemán Franz Eilhard Schulze hacia el año de 1883.

4.1.2.3 Crecimiento y desarrollo Los seres pluricelulares dependen de un esquema estructural para crecer y desarrollarse. El crecimiento en pluricelulares hace referencia a un aumento en el número, el tamaño y el volumen de las células, y el desarrollo es un proceso mediante el cual, a partir de una sola célula, se forman diferentes tejidos, órganos y sistemas. 4.1.2.4 Medio interno Las células de los organismos pluricelulares deben estar rodeadas de un líquido extracelular (intersticial) que les suministre nutrientes constantemente y en el cual se viertan los desechos metabólicos. Esta porción líquida que no se encuentra dentro de las células se denomina medio interno. La composición de este medio debe ser estable, es decir que las variaciones en las concentraciones de iones, sales y nutrientes no deben variar drásticamente sin importar si se trate de un hongo, una planta o un animal. Homeostasis o equilibrio del medio interno Una de las ventajas de la pluricelularidad es la capacidad de homeostasis, es decir, la capacidad de mantener el equilibrio interno del organismo, que incluye: La regulación del medio químico interno, de los niveles de azúcar en la sangre y de de la temperatura (en animales). La absorción y la distribución del oxígeno a las células. La eliminación del dióxido de carbono del cuerpo. La defensa del cuerpo contra los invasores extraños. La comunicación entre células y el control de las funciones.

El ser vivo más grande de nuestro planeta pertenece al reino Hongo. Se trata del Armillaria ostoyae, conocido con el nombre de seta de miel. Se encuentra en el Bosque Nacional de Malheur, en las Blue Mountains del este en el estado de Oregón, Estados Unidos. Abarca un área de 8,9 km2 y se estima que pesa unas 605 toneladas. ©

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Lexicón Homeostasis: palabra que proviene del griego homeos, que significa “semejante”, y de stasis, que significa “estabilidad”. Hace referencia a la capacidad característica de los seres vivos de autorregular sus condiciones internas.

Regulación del medio químico interno En el transcurso de la evolución aparecieron organismos pluricelulares que comenzaron a producir su propio líquido extracelular, semejante en composición al líquido salino del mar. Paralelo a esto, también surgieron y se seleccionaron mecanismos que regulaban la composición de ese fluido. Por ejemplo, en los animales vertebrados la regulación de la composición del plasma sanguíneo es un factor clave en el mantenimiento del medio químico en todo el cuerpo. El plasma sanguíneo es la vía de abastecimiento de los productos químicos que absorben las células y la vía de liberación de los desechos producidos por estas células. Este líquido puede funcionar como un medio de “limpieza” debido a que los desechos celulares producidos en el metabolismo celular son eliminados continuamente de él, mediante la función de excreción. En muchos animales invertebrados y en todos los animales vertebrados, la composición del medio químico interno es regulada en gran medida por órganos excretores especiales. Estos órganos pueden ser muy diversos: como los protonefridios de las planarias, los metanefridios de los moluscos y los anélidos, los túbulos de Malpighi de los insectos y los riñones de los vertebrados.

A

El control de la temperatura interna El control de la temperatura interna constituye otro atributo evolutivo importante propio de los animales endotermos ya que les permite mantener una temperatura interna constante, independiente de la temperatura del ambiente gracias al calor generado durante el metabolismo. Para ello, tienen capas de grasa, pelos o plumas que aíslan su temperatura corporal interna o manifiestan comportamientos con los cuales responden a los cambios de temperatura en el medio externo. El control de la temperatura interna les da a los animales endotermos ventajas tales como:

B

Una actividad física no limitada a una época del año o a unas horas del día ya que evita la pérdida continua de calor, por lo que el ahorro de energía es grande. No corren riesgos derivados de las situaciones prolongadas de aletargamiento o hibernación. Mantienen esfuerzos físicos constantes como correr o volar debido a que su metabolismo siempre es alto.

C

Los peces (A), los anfibios (B) y los reptiles (C) son organismos ectotérmicos, es decir, que obtienen el calor del ambiente y no de sus procesos metabólicos.

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Pueden ocupar hábitats donde reinan permanentemente las bajas temperaturas, como en las altas cumbres o en las latitudes cercanas a los polos. 4.1.2.5 Historia evolutiva Cada tejido que conforma un organismo pluricelular tiene un pasado evolutivo es decir, cada tejido es el producto de los constantes procesos de selección natural a los que se sometieron los seres vivos. Por ejemplo, los primeros organismos autótrofos, pioneros de las plantas terrestres, encontraron un ambiente rico en luz solar y dióxido de carbono (CO2) ideal para la fotosíntesis, lo que a su vez derivó en más oxígeno disponible para la respiración aerobia. Pero, al dejar su medio acuático, se enfrentaron a un nuevo reto: evitar la desecación por estar en contacto directo con el aire. Para enfrentar esta nueva situación fueron evolucionando tejidos especializados.

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Componente Procesos biológicos Adaptaciones a la vida terrestre Los sistemas respiratorios en los animales terrestres son ejemplos de adaptaciones a la vida con una atmósfera seca, ya que el proceso de difusión, responsable del intercambio de gases durante la respiración, ocurre más fácilmente en superficies que están en contacto con el agua. Por ello, las estructuras responsables de llevar a cabo el intercambio de gases deben permanecer húmedas para facilitar el proceso. Diversidad Los organismos pluricelulares no son tan numerosos como los organismos unicelulares existentes, pero sí son extraordinariamente diversos. Esto se explica teniendo en cuenta los diferentes caminos evolutivos que tomaron estos organismos gracias a las ventajas que les ofrecieron la especialización celular, la división del trabajo y la conquista de nuevos hábitats.

A pesar de que la cianobacteria Anabaena puede parecer un filamento constituido por muchas células no es considerado un organismo pluricelular.

Los organismos coloniales y los agregados celulares La verdadera pluricelularidad, que se caracteriza porque las células trabajan coordinadamente y están en contacto permanente entre ellas, solo ocurre en organismos eucariotas. Ocasionalmente algunas bacterias pueden adherirse a otras bacterias por medio de sus paredes celulares o incluso algunas pueden estar unidas dentro de envolturas especiales como, por ejemplo, las cianobacterias. Este tipo de organización es considerado multicelular y no pluricelular, ya que en dicho caso existe poca integración de las actividades celulares. Por eso, este tipo de asociación puede ser considerado más bien como una colonia (formada por células que viven juntas). Un organismo colonial es un conjunto de células que están permanentemente asociadas, pero que presentan entre sí poca o ninguna integración de las actividades celulares. No llega a formar tejidos debido a que la funcionalidad de cada célula es rápidamente intercambiable. Muchos protistas forman colonias en las cuales muchas células viven juntas, pero con poca diferenciación o integración entre ellas. Una agregación celular es una asociación temporal de células donde cada célula tiene un cierto grado de funcionalidad, de manera que se reconocen unas células encargadas de la reproducción y otras encargadas de la digestión, pero que después de un tiempo se separan. Por ejemplo, el moho de limo Dictyostelium discoideum es un protista unicelular que permanece la mayor parte de su ciclo de vida moviéndose y alimentándose como una simple célula cuando las condiciones de su hábitat son propicias, pero que tiene la particularidad de agregarse y actuar como “organismo integrado” si las condiciones ambientales se tornan adversas. En algunos protistas, la distinción entre ser un organismo colonial y ser un organismo pluricelular es confusa. Por ejemplo, el alga verde conocida con el nombre de Volvox es un organismo colonial constituido por cientos o miles de células que forman una estructura esférica. Esta alga logra desplazarse por la acción coordinada de flagelos de las células individuales que la conforman e incluso, algunas de ellas pueden cumplir la función de reproducción y otras establecer conexiones entre sus citoplasmas, lo que le permite al Volvox integrar algunas funciones celulares.

Los mohos plasmodianos de limo son protistas muy brillantes y coloridos que crecen como una larga masa que puede alcanzar varios centímetros. Estas masas son consideradas agregaciones celulares, no organismos pluricelulares.

Volvox es un organismo colonial con forma esférica. Su exterior está rodeado por cientos o miles de células flageladas embebidas en una capa gelatinosa. ©

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Competencias científicas

4 Observa la imagen y, luego, responde las pre-

INTERPRETO A F I A N Z O

guntas 5 a 9.

1 Sigue la clave y escribe la frase.

C O M P E T E N C I A S

* A

√ B

• C

∆ D

◊ E

∫ F

Ø G

§ I

1 J

¤ L

π

M

N

€ O

∂ Q

∑ R

© S

ℓ T

Ω U

≈ Z

¤ * ©

P

• ◊ ¤ Ω ¤ * ©

€ ∑ Ø * π § ≈ * π ℓ ◊ 1 § ∆ € ©

© ◊

◊ π

∂ Ω ◊

• € π ∫ € ∑ ∞ * π € ∑ Ø * π € © • Ω * ¤ ◊ © ∞ * π ◊ ∑ * • € π ¶ * ∑ *

5 ¿A qué nivel de organización corresponde el

¤ € © ℓ ∑ * √ * 1 * π

∆ ◊

• € € ∑ ∆ § π * ∆ *

€ ℓ ∑ € ©

€ ∑ Ø * π € ©

• € π ∫ € ∑ ∞ * ∑

© § © ℓ ◊ ∞ * ©

Marca con una 7 la opción correcta para completar los enunciados 2 y 3.

2 La principal ventaja de la pluricelularidad es que…

permite un crecimiento rápido de la pobla­ ción. tiende a regular el crecimiento poblacional de forma eficiente. permite la división del trabajo. previene que las células se especialicen en cumplir una o algunas funciones.

agua de mar?

6 ¿A qué nivel de organización corresponde el paisaje que observas en la imagen?

7 ¿A qué nivel de organización pertenece la persona que está buceando?

8 ¿Cuál es el nivel de organización más grande que incluye a todos los representados en la imagen?

9 ¿Cuál sería el nivel de organización más pe-

queño que se puede evidenciar en la imagen?

10 Observa la siguiente ilustración y, luego, responde las preguntas 11 a 15. O2 Alimento

Otros desechos

gado celular porque el organismo colonial…

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Alimento CO2

3 Un organismo colonial es diferente a un agre es una asociación temporal de células. es una asociación permanente de células. es un organismo pluricelular. se forma cuando las condiciones del am­ biente son adversas para su supervivencia.

O2

CO2 Otros desechos

11 ¿Qué tipo de organismos se observan en la imagen?

12 ¿Qué función están realizando?, ¿cómo lo sabes?

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Identificar •

Indagar •

13 Si todas las células del organismo pluricelular fueran iguales, es decir, no fueran especializadas en realizar diferentes funciones, ¿qué inconvenientes tendría este organismo?

14 ¿Por qué un organismo unicelular no tiene este problema?

15 ¿Qué adaptación tuvo lugar a lo largo de la

evolución que permitió el funcionamiento eficiente de los organismos pluricelulares?

16 Analiza la información de la siguiente tabla y, con base en ella, realiza las actividades 17 a 20. No. de especies identificadas

No. de especies estimadas

Plantas no vasculares

150.000

200.000

Plantas vasculares

250.000

280.000

1.300.000

4.400.000

Peces

21.000

23.000

Anfibios

3.125

3.500

Reptiles

5.115

6.000

Aves

8.715

9.000

Mamíferos

4.170

4.300

1.742.125

4.925.800

Invertebrados

Total

17 Representa, en una gráfica de porcentajes, los datos de la tabla anterior.

18 ¿Qué grupo de organismos de los no identificados, al ser descubiertos en su totalidad, aumentarían considerablemente el número de especies identificadas?

19 ¿En qué tipo de ecosistemas piensas que se

encuentra la mayoría de especies no identificadas? Justifica tu respuesta.

20 ¿Consideras que es posible que entre las especies que se han extinguido, haya algunas que nunca fueron descubiertas? Justifica tu respuesta.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

ARGUMENTO 21 En cada uno de estos tríos de palabras, hay

una que contiene a las otras dos. Subraya cuál es esa palabra en cada caso y argumenta tu elección. Organización / tejido / órgano. Proteínas / biomoléculas / átomos. Bacteria / célula / protozoo. Mitocondria / cloroplasto / organelo. Organismo / ser vivo / especie.

PROPONGO 22 Se puede considerar que el cuerpo humano está formado por sistemas de órganos que interactúan entre sí para mantener el equilibrio interno del organismo. De acuerdo con lo anterior, responde: ¿Cuál es la dependencia que tienen el estó­ mago y el corazón entre sí? ¿Cuál es la relación entre el cerebro y los múscu­ los? Desarrollo compromisos personales y sociales

23 Lee la siguiente información. La hipótesis Gaia plantea que toda la biosfera del planeta Tierra puede entenderse como un gran organismo que se autorregula y cuyas partes (todos los seres vivos y no vivos) se rela­ cionan e influyen entre sí. Una de las fortalezas de esta idea es que se fundamenta en el método científico, es decir, en observaciones comprobables y estudios de otros científicos.

24 Responde. ¿Qué piensas acerca de esta hipótesis? Si fuese cierta esta hipótesis, ¿a qué nivel de organización pertenecerías tú dentro de Gaia? ¿Cómo piensas que esta hipótesis puede ayudar a que los seres humanos adquiramos mayor conciencia de la necesidad de prote­ ger nuestro planeta? ©

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Entorno vivo

Tejidos

5. Cuando los organismos pluricelulares crecen y se desarrollan, sus células se dividen y aumentan en número. Algunas de las células resultantes adquieren unas características particulares en cuanto a su forma, tamaño, contenido y organización, que las hacen aptas para desarrollar una función particular y así forman parte de un tejido. A este proceso se le denomina especialización celular. La diferenciación celular es esencial para el desarrollo de los organismos pluricelulares.

Lexicón Histología: palabra que deriva del griego histos, que quiere decir “tejido”, y de logia, que significa “estudio o tratado”. La histología significa estudio de los tejidos orgánicos.

Las plantas y los animales son organismos pluricelulares que presentan una organización tisular compleja. Así, los músculos que hacen posible el movimiento, las hojas que realizan el proceso de fotosíntesis, entre muchos otros ejemplos, son órganos constituidos por la asociación de diversos tipos de tejidos, cada uno con una forma y una función diferentes. La rama de la biología que se encarga del estudio de los tejidos se denomina histología.

Origen de los tejidos

Interpreto

5.1 En la mayoría de las plantas y los animales, los nuevos individuos surgen de la unión de las células sexuales o gametos. Esta unión produce una célula llamada huevo o cigoto, la cual se dividirá por mitosis sucesivas para dar origen a todas las células que conformarán al nuevo organismo. Las células experimentan procesos de mitosis que da como resultado dos células genéticamente idénticas, es decir que poseen la misma cantidad de ADN (igual número de cromosomas) que la célula madre. A pesar de ello, las células que componen un organismo no son todas iguales sino que presentan una gran variedad de formas y funciones diferentes. La pregunta que surge entonces es: ¿cuál es la causa de estas diferencias? La respuesta está en la molécula de ADN.

Ubica un lugar de tu colegio o cerca de tu casa donde puedas medir el grosor de los tallos de diferentes tipos de plantas (al menos cuatro) y registra los datos que obtengas en la siguiente tabla.

Todas las células tienen el mismo ADN o información genética, pero a pesar de ello, pueden presentar distintas formas o realizar funciones diferentes debido a que cada tipo de célula utiliza solo una fracción de esta información disponible para su desarrollo y funcionamiento. Podríamos comparar el ADN con un manual de instrucciones del cual cada tipo de célula solo lee una parte de información que utiliza para cumplir una función especial.

Nombre de la planta

Altura (cm)

Grosor (cm)

Presenta los datos de la tabla en un gráfico de barras.

Determina la relación que

existe entre la altura y el grosor de las plantas. Explícala.

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Un tejido es un conjunto de células de la misma clase o de clases diferentes y de sustancias intercelulares que interactúan entre sí para cumplir una o varias funciones.

Organización tisular en plantas

5.2 Las plantas son seres vivos formados por células eucariotas capaces de realizar fotosíntesis: todas las plantas presentan tejidos. Las plantas se clasifican en dos grandes grupos dependiendo de si poseen tejidos especializados para el transporte de sustancias o no; de este modo pueden dividirse en briofitas y plantas vasculares. Las briofitas no poseen tejidos especializados en el transporte de sustancias, sino que son plantas que hacen el intercambio de sustancias directamente con el medio donde se encuentren y, entre células, intercambian sustancias por difusión. Las briofitas solo presentan tejido epidérmico, el cual es una estructura sencilla. No poseen raíces, tallos u hojas verdaderas. A este grupo pertenecen los musgos, las hepáticas y los antoceros.

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Componente Procesos biológicos Las plantas vasculares cuentan con muchas clases de tejidos que tienen diferentes características y cumplen distintas funciones. Están formadas por tejidos simples y tejidos complejos, que se asocian entre sí para formar las hojas, los tallos, las raíces, las flores, los frutos y las semillas. Las características de cada uno de estos tejidos son esenciales para el funcionamiento de las plantas.

Lexicón Meristemo: palabra que se deriva del griego meristos, que quiere decir “divisible”.

5.2.1 Tejidos simples Los tejidos simples son fundamentales en las plantas; tienen como funciones principales el crecimiento, el desarrollo, el almacenamiento de sustancias, la fotosíntesis y el soporte de la planta. Estos son de tres clases: el embrionario o meristemático, el parénquima, y el tejido de sostén. Enlace web

5.2.1.1 Tejido embrionario o meristemático Este tipo de tejido es el responsable del crecimiento y el desarrollo de la planta. Las células de este tejido se caracterizan por ser indiferenciadas, es decir que no se han especializado en ninguna función y que al dividirse forman todos los tejidos maduros de la planta. Se ubica en las partes de la planta que están en crecimiento. Está constituido por células vivas, pequeñas, sin vacuolas y con grandes núcleos, que generalmente se encuentran en mitosis. Se distinguen dos tipos: Meristemos apicales o primarios: proceden de células embrionarias y se sitúan en las

zonas apicales de la planta como los brotes de ramas y las raíces. Son los tejidos responsables del crecimiento longitudinal de la planta. Meristemos apicales o secundarios: proceden de células adultas que recobran la capacidad de dar origen a otras clases de tejidos. Se localizan en posiciones laterales de determinados órganos, y son los responsables de que estos crezcan en grosor. Existen dos tipos: el cambium, que origina los tejidos conductores, y el felógeno, que da origen a una corteza protectora, el súber o corcho.

5.2.1.2 Tejido parenquimático Este tejido está presente en todos los órganos vegetales. Sirve de relleno y unión entre unos tejidos y otros, y representa la mayor parte del crecimiento primario en las raíces, los tallos, las hojas y las flores. Está formado por células vivas, poco diferenciadas, de paredes delgadas y flexibles, con muchos lados y con grandes vacuolas. Según su función hay varios tipos, entre ellos: Parénquima fotosintetizador o mesófilo

Sus células poseen numerosos cloroplastos, en los que se realiza la fotosíntesis. Proporciona el color verde a las plantas. Se localiza principalmente en los tallos y las hojas verdes.

Parénquima de reserva

Parénquima aerífero

Almacena diferentes sustancias, como almidón, lípidos, etc. Se encuentra en el interior de estructuras como tubérculos, bulbos, raíces, frutos carnosos y semillas.

Sus células presentan numerosos espacios intercelulares llamados meatos que permiten la circulación y el almacenamiento de aire. Son abundantes en plantas acuáticas. ©

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5.2.1.3 Tejido de sostén Se encuentra en el interior de la planta, haciendo que permanezca erguida. Se distinguen dos clases de tejido sostén: el colénquima y el esclerénquima. Colénquima El colénquima es un tejido cuyas células se encuentran en aquellas regiones de la planta que crecen rápidamente y necesitan ser fortalecidas. Las células de colénquima poseen paredes gruesas, para brindar soporte a las partes de la planta, pero sin restringir su crecimiento. Permanecen flexibles a lo largo de su vida y se alargan junto con los tallos y las hojas de las plantas jóvenes.

Esclerénquima El esclerénquima es un tejido rígido que da soporte a la planta. Las paredes de estas células son extremadamente gruesas, hechas de una sustancia muy resistente llamada lignina. Las células de esclerénquima se hallan frecuentemente asociadas con otros tipos de células a las cuales dan soporte. Se hallan en los tallos y también asociadas a las venas de las hojas. Las envolturas exteriores duras de las semillas y las nueces están compuestas exclusivamente de esclerénquima.

5.2.2 Tejidos complejos Los tejidos complejos son aquellos que se forman a partir de la división de las células del tejido meristemático. Las células de los tejidos complejos pierden su capacidad de división, crecen hasta alcanzar su tamaño definitivo y se transforman en los tejidos de las plantas adultas. Pueden ser de dos clases: los tejidos conductores y los tejidos dérmicos o protectores. 5.2.2.1 Tejidos conductores Los tejidos conductores o tejidos vasculares transportan agua, minerales y otras sustancias entre los diferentes órganos de la planta, como las raíces, los tallos y las hojas. La principal característica de estos tejidos es que sus células se encuentran fusionadas formando tubos o vasos. Existen dos tipos de tejidos conductores: xilema o tejido leñoso y floema o tejido liberiano. Xilema o tejido leñoso El xilema es un tejido mixto compuesto de varios tipos de células. Es el encargado de transportar agua, minerales y otros nutrientes que se encuentran en el suelo, desde las raíces hasta el resto de la planta. Este transporte se realiza por medio de tubos que están compuestos por traqueidas y vasos leñosos. Las traqueidas son células delgadas y puntiagudas que poseen numerosos orificios. Estas células se superponen una sobre otra cubriendo una parte de sus extremos, lo que permite el paso del agua y de los minerales. Los vasos leñosos son células de mayor tamaño que conforman tubos de mayor diámetro que las traqueidas. Los extremos de las células que componen cada vaso se encuentran unidos entre sí, y cuentan con uno o más poros. El xilema está compuesto por células que al morir pierden su contenido pero conservan la pared celular.

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Xilema Traqueidas

Cutícula Parénquima

Mesófilo

Tejido esponjoso

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Componente Procesos biológicos

Floema o tejido liberiano El floema también es un tejido mixto. Es responsable de transportar los azúcares y los otros compuestos producidos en las hojas durante la fotosíntesis, hacia los tallos y las raíces donde son utilizados o almacenados. El floema está compuesto por tubos cribosos y células acompañantes. Los tubos cribosos están compuestos por células alargadas, cuyos extremos están perforados por diminutos poros, que les permiten establecer conexiones citoplasmáticas entre las células y formar canales a lo largo del cuerpo de la planta, con el fin de cumplir su función de transporte de alimento y hormonas a través de toda la planta. Las células acompañantes son células más pequeñas que se encuentran junto a los tubos cribosos y controlan el proceso de conducción de las sustancias.

Vaso del xilema

Floema

Células acompañantes Tubos cribosos

5.2.2.2 Tejidos dérmicos o protectores Recubren la superficie de la planta, evitan la pérdida de agua y protegen de cambios de temperatura, parásitos y de daños mecánicos como golpes. Se distinguen dos tipos: el epidérmico y el suberoso. Tejido epidérmico

Tejido suberoso o corteza

Células oclusivas Estoma

Estoma

Tricoma

Formación de la lenticela

Ostiolo Células muertas

El tejido epidérmico es el tejido superficial que cubre las hojas y todas las partes jóvenes de las plantas para protegerlas de la pérdida de agua y las lesiones. La epidermis de las partes de la planta que están en contacto con el aire está cubierta por una sustancia impermeable y transparente llamada cutícula que reduce la pérdida de agua por transpiración. Los olores característicos de las plantas aromáticas se producen en la epidermis, al igual que las sustancias secretadas por plantas como la ortiga. En la epidermis se ubican las siguientes estructuras: Estomas: son estructuras ubicadas en las hojas, formadas por dos células oclusivas que poseen cloroplastos y núcleo. Entre los estomas se forma un orificio llamado ostiolo, que puede abrirse y cerrarse para regular el intercambio de gases. Tricomas: son estructuras en forma de “pelos” que, en las raíces, posibilitan la absorción de agua y minerales del suelo y, en las hojas, cumplen una función protectora contra la desecación, los cambios de temperatura o el ataque de los animales.

El tejido suberoso protege la planta contra la desecación y las temperaturas extremas. Está compuesto por células muertas dispuestas en varias capas llenas de aire, con paredes gruesas e impregnadas de una sustancia impermeable llamada suberina. Presenta unas grietas denominadas lenticelas que permiten el intercambio de gases. El corcho, empleado para taponar botellas, se hace con tejido suberoso de un árbol llamado alcornoque. ©

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Organización tisular en animales

5.3 En el curso de su evolución, los distintos grupos de animales han alcanzado diversos grados de complejidad, como resultado de la especialización y la división del trabajo. Así, para desempeñar una función concreta, varios tejidos se asocian para formar estructuras llamadas órganos. Por lo general, los órganos tienen misiones más especializadas que los tejidos: El estómago, el corazón, un hueso y la piel son ejemplos de órganos.

El origen de los tejidos animales está en la formación del cigoto el cual, al sufrir múltiples divisiones mitóticas, se transforma en una esfera de células que se organizan en tres capas de tejidos primarios: el ectodermo, el mesodermo y el endodermo. Estos tejidos son los precursores de todos los demás tejidos y de los órganos de los animales.

Entre muchas de las funciones que cumplen los tejidos animales están las de: permitir el movimiento, dar estructura y sostén, proteger y aislar, incorporar y transformar sustancias, transportar nutrientes, gases y sustancias de desecho a través de todo el cuerpo y percibir, interpretar y dar respuesta a los estímulos del medio. Sin embargo, esta especialización tiene una implicación clara. Por ejemplo, en la piel de un animal puede haber un tejido cuya función sea proteger su superficie. Este tejido no podrá alimentarse por sí solo, por tanto, deberá haber tejidos encargados de suministrarle los nutrientes que requiera para su funcionamiento. Los tejidos animales pueden clasificarse en cuatro grupos básicos: tejido epitelial, tejido conectivo, tejido muscular y tejido nervioso. Estos se diferencian fundamentalmente en la especialización de las células que los forman y en el tipo de sustancia intercelular que constituye la principal masa del tejido. 5.3.1 Tejido epitelial Los tejidos epiteliales o epitelios están formados por células estrechamente unidas y ordenadas en capas planas. Estos tejidos recubren diversas cavidades y conductos del cuerpo y forman la piel. Los epitelios cumplen también la función del transporte de materiales hacia y desde los tejidos y las cavidades que separan. Los tejidos epiteliales se pueden clasificar, de acuerdo con su función, en epitelios de revestimiento y epitelios glandulares.

Actualidad científica

5.3.1.1 Epitelio de revestimiento Recubre la superficie corporal y las cavidades internas del organismo. Existen dos clases: Los epitelios de revestimiento externo protegen al organismo de daños causados por golpes, deshidratación, radiación ultravioleta e invasión bacteriana. Los epitelios de revestimiento interno realizan funciones como: Cubrir la superficie interna del sistema digestivo, desde el estómago hasta el ano. Absorber nutrientes. Cubrir los conductos del sistema respiratorio y las cavidades de los pulmones. El

La ingeniería de tejidos, también llamada medicina regenerativa, tiene como objetivo reparar los tejidos reproduciendo el proceso en el laboratorio. Es una alternativa del trasplante tradicional de órganos.

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epitelio pulmonar secreta mucus para evitar su propio desecamiento y para atrapar las partículas de polvo inhaladas. Muchas de sus células poseen cilios sobre la superficie “libre” que empuja el mucus con su carga de cuerpos extraños hacia la garganta.

Los epitelios de revestimiento están formados por células entre las que apenas existe sustancia intercelular. Pueden ser: simples, si solo tienen una capa de células y estratificados, si están constituidos por varias capas de células.

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Componente Procesos biológicos

Epitelio simple pavimentoso

Está formado por células aplanadas, más anchas que altas. Tapiza el corazón y el interior de los vasos sanguíneos. En el caso de los vasos sanguíneos se denomina endotelio.

Epitelio simple cúbico

Epitelio simple prismático

Está compuesto por células cúbicas, tan altas como anchas, cuyo núcleo es esférico y central. Tapiza la superficie del ovario y los túbulos renales.

Está constituido por células prismáticas, más altas que anchas, cuyo núcleo está desplazado hacia su base. Suele presentar microvellosidades. Tapiza el interior del intestino.

Epitelio pluriestratificado pavimentoso

Epitelio pseudoestratificado

Las células de sus capas más profundas son cúbicas y se vuelven más aplanadas a medida que se aproximan a la superficie. Recubre la superficie externa (epidermis) del cuerpo de los vertebrados, así como la boca, la faringe, el esófago, la vagina y el recto.

Las células de este epitelio poseen cilios y forman una única capa, aunque pueden alcanzar diferentes alturas, por lo que presentan un aspecto estratificado. Recubre los conductos del sistema respiratorio.

5.3.1.2 Epitelio glandular El epitelio glandular es un tejido formado por células especializadas en la secreción o producción de diferentes sustancias independientes de su propio metabolismo y que serán utilizadas en otros sitios. Dichas sustancias pueden ser liberadas dentro del organismo, al torrente sanguíneo o fuera de él. En la mayoría de los animales, el epitelio glandular se organiza formando órganos secretorios con apariencia de sacos llamados glándulas. De acuerdo con el modo como vierten sus productos las glándulas se dividen en: glándulas exocrinas y glándulas endocrinas. Glándulas exocrinas Se caracterizan por tener conductos o túbulos que se abren hacia la superficie y vierten sus productos en cavidades internas o sobre las superficies corporales. Este tipo de tejido secreta distintas sustancias como aceites, moco, saliva, lágrimas, leche y jugos gástricos, entre otras.

Epitelio

Glándulas endocrinas

Productos de la secreción

Conducto

Células epiteliales glandulares

Se caracterizan porque Vaso sanguíneo carecen de conductos y vierten sus productos directamente al líquido intercelular que luego es transportado hacia el torrente sanguíneo. Este tipo de glándula secreta sustancias conocidas con el nombre de hormonas que regulan o promueven el funcionamiento de otras células.

Moléculas de hormonas

Células epiteliales glandulares ©

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5.3.2 Tejido conectivo El tejido conectivo es el responsable de dar soporte, unir y comunicar todos los tejidos y los órganos del cuerpo. Las células del tejido conectivo están ampliamente separadas unas de otras, y rodeadas por un medio que puede ser sólido, líquido o gelatinoso producido por ellas mismas. Debido a la diversidad de funciones que realiza el tejido conectivo, las células que lo componen presentan diferentes formas y se identifican por la producción de una proteína muy resistente y con características elásticas: el colágeno, que rodea su membrana. En el cuerpo humano se encuentran varios tipos de tejido conectivo, tales como: el tejido conjuntivo, el tejido adiposo, el tejido cartilaginoso, el tejido óseo y el tejido sanguíneo. Tejido conectivo.

5.3.2.1 Tejido conjuntivo El tejido conjuntivo se encuentra localizado debajo de los epitelios que revisten las cavidades internas y muy cerca de los epitelios de las glándulas y los vasos sanguíneos. Está formado por dos tipos de células principalmente, los fibroblastos y los macrófagos, organizadas en fibras delgadas poco ordenadas. Los fibroblastos producen el medio extracelular y los macrófagos tienen la capacidad de desplazarse continuamente por los tejidos, ingiriendo por fagocitosis las bacterias y las células muertas que encuentran a su paso. Se distinguen principalmente dos tipos de tejido conjuntivo:

Tejido conjuntivo.

El tejido conjuntivo laxo donde predominan las fibras de elastina, una proteína que le proporciona flexibilidad. Es el tejido base sobre el que se asientan los epitelios. Se encuentra principalmente en la dermis y rodeando vasos sanguíneos. El tejido conjuntivo fibroso es rico en fibras de colágeno, una proteína flexible pero que ofrece gran resistencia a la tracción, lo que le confiere resistencia mecánica. Hace parte de las cuerdas vocales, los tendones, que unen los músculos a los huesos, y los ligamentos, que están ubicados en las articulaciones, unen los huesos entre sí y proporcionan elasticidad y resistencia.

Tejido adiposo.

Tejido cartilaginoso.

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5.3.2.2 Tejido adiposo El tejido adiposo contiene gran cantidad de adipocitos, células almacenadoras de lípidos cuyo citoplasma, casi en su totalidad, se encuentra ocupado por una vacuola en la que se acumulan grasas. La sustancia intercelular en las células de este tejido es muy escasa pero presenta una gran cantidad de vasos sanguíneos, que son los encargados de desplazar con gran rapidez las grasas desde otras células del cuerpo y desde ellas hacia las células donde se necesite. En los vertebrados, además de su función de reserva energética, el tejido adiposo cumple una labor de protector de órganos, como en el hígado o el riñón, y de aislante térmico, al formar el panículo adiposo de la piel. También se encuentra en la médula ósea amarilla. 5.3.2.3 Tejido cartilaginoso Su principal función es servir de sostén en las superficies articulares, y hacer parte del esqueleto en aquellos lugares donde no existen los huesos o estos no se han formado todavía. Ejemplos de tejido cartilaginoso los encontramos en los discos intervertebrales, el pabellón auditivo y el tabique nasal. Sus células se llaman condrocitos y se encuentran inmersas en “lagunas”, en el seno de una abundante sustancia intercelular constituida por fibras, que proporcionan gran resistencia y flexibilidad a este tejido. Carece de vasos sanguíneos y nervios.

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Componente Procesos biológicos Actividad 5.3.2.4 Tejido óseo Es el principal tejido de sostén de gran parte de los vertebrados, en los que forma los huesos del esqueleto. Además interviene en la regulación del calcio del organismo y contiene células madre formadoras de células sanguíneas. La sustancia intercelular de este tejido es sólida, rica en fibras de colágeno que proporcionan elasticidad, y sales minerales, principalmente fosfato y carbonato de calcio, que confieren dureza y fragilidad al hueso.

Interpreto Observa la siguiente gráfica que representa el número de células que un ser humano tiene a lo largo de su vida, y responde las preguntas.

Las principales células de este tejido se denominan osteocitos, tienen aspecto estrellado y se sitúan en lagunas óseas de la matriz, que se comunican entre sí por finos canales, denominados conductos calcóforos. A través de ellos, se realiza el intercambio de sustancias entre los osteocitos y la sangre. Los huesos se rodean de una capa de tejido conjuntivo fibroso, denominado periostio, donde se insertan los tendones y los ligamentos. Se distinguen dos variedades de tejido óseo:

Billones de células 5,0

2,5

Compacto: está formado por laminillas de sustancia intercelular dispuestas en capas concéntricas alrededor de unos tubos, denominados conductos de Havers, por donde pasan vasos sanguíneos y nervios. Este tejido se localiza en la parte externa de los huesos planos y en la diáfisis de los huesos largos.

0

¿Qué sucede entre los 0 y 25

Esponjoso: está constituido por una trama de láminas entrecruzadas que dejan numerosas cavidades rellenas de médula ósea roja, tejido formador de las células sanguíneas. Este tejido se encuentra en el interior de los extremos de los huesos largos (epífisis) y en el interior de los huesos cortos y los planos. Epífisis

Diáfisis

25 50 75 100 Años

años de edad?

Indica el rango de edad que

muestra la mínima variación en el número de células. Elabora una hipótesis que explique esta situación.

Epífisis

¿Qué crees qué sucede con el Periostio

Médula ósea amarilla

Tejido compacto

número de células a partir de los 60 años de edad?

Tejido esponjoso Médula ósea roja

Laminillas

Conductos de Havers

Conductos de Havers Osteocito

5.3.2.5 Tejido sanguíneo El tejido sanguíneo se considera como tejido conectivo porque las células que lo conforman se originan a partir de células óseas madre. Las células que hacen parte del tejido sanguíneo se encuentran suspendidas en el plasma, un líquido extracelular que desempeña funciones de transporte y transferencia de calor. El plasma contiene agua, sales, proteínas y tres tipos de células sanguíneas: los eritrocitos o glóbulos rojos, los leucocitos o glóbulos blancos y las plaquetas. Los glóbulos rojos transportan oxígeno hacia todas las células del organismo y recogen el dióxido de carbono, producto de la respiración celular, para ser expulsado. Los glóbulos blancos defienden al organismo de infecciones y las plaquetas ayudan a la coagulación de la sangre en caso de que haya una herida.

Tejido sanguíneo. ©

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Galería de

5.3.3 Tejido nervioso imágenes El tejido nervioso está integrado por células denominadas neuronas, que constituyen la unidad funcional del sistema nervioso, y por otras células conocidas con el nombre de neuroglia, que actúan como apoyo funcional, estructural y de protección para las neuronas. El tejido nervioso recoge información de los órganos sensoriales y la transmite a través de los nervios y elabora respuestas en los centros nerviosos. En las neuronas se distinguen varias partes: Cuerpo neuronal o soma contiene el núcleo y los diferentes organelos. Tejido nervioso.

Dendritas que son ramificaciones arborescentes y cortas que parten del cuerpo neuronal. En ellas se reciben principalmente los impulsos nerviosos. Axón que es una prolongación citoplasmática larga a través de la cual se envía el impulso nervioso a otra neurona. Entre las células de la neuroglia se reconocen: Los astrocitos que poseen muchas ramificaciones y permiten la comunicación de las neuronas con los vasos sanguíneos. Las células de Schwann, que se enrollan sobre el axón de las neuronas y segregan mielina, que facilita la conducción del impulso nervioso.

Tejido muscular liso.

Tejido muscular cardíaco.

5.3.4 Tejido muscular El tejido muscular es el responsable del movimiento del cuerpo de los animales. Está formado por células alargadas llamadas fibras musculares, especializadas en la contractilidad, gracias a su capacidad de contraerse y relajarse. En el citoplasma de dichas fibras aparece una gran cantidad de miofilamentos formados por proteínas contráctiles, fundamentalmente actina y miosina. Gracias a la contracción coordinada de las células musculares, los animales pueden correr, saltar, sonreír, volar o respirar, entre otras muchas actividades. Se distinguen tres tipos de tejido muscular: Liso. Está formado por células alargadas y fusiformes, que poseen un solo núcleo en posición central. Sus contracciones son lentas, involuntarias y resistentes a la fatiga. En vertebrados, el tejido muscular liso tapiza las paredes de los órganos huecos del cuerpo, tales como el estómago, el intestino, el útero, la vejiga y los vasos sanguíneos. En algunos invertebrados, como anélidos y moluscos, es el único tejido muscular existente. Estriado cardíaco. Se encuentra en el corazón. Está formado por células estriadas que poseen un solo núcleo. Su contracción es rápida e involuntaria.

Tejido muscular estriado esquelético.

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Estriado esquelético. Está constituido por células cilíndricas alargadas y que pueden tener varios núcleos. En su citoplasma se aprecian numerosos miofilamentos que forman unidades morfológicas y fisiológicas llamadas sarcómeros. Estos sarcómeros presentan bandas claras y oscuras alternantes, lo que les confiere un aspecto estriado cuando se observan al microscopio. Su contracción es rápida, voluntaria y poco resistente a la fatiga. Este tipo de tejido es el más abundante en el cuerpo de los animales y se encuentra adherido a los huesos por medio de tendones.

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Componente Procesos biológicos

Tejidos vegetales y animales

5.4 Un grupo de células que tienen similar estructura y que cumplen la misma función constituyen un tejido. 5.4.1 Tejidos vegetales Una característica distintiva de los organismos vegetales es la capacidad de producir su propio alimento (es decir, son autótrofos). Por esta razón, sus células, tejidos y órganos son diferentes de los de cualquier animal. Tejido de sostén. Se encuentra en la corteza del tallo o tronco y en las partes duras de las plantas. Está formado por células muertas cuyas paredes se han engrosado para proporcionar resistencia y protección.

Tejido parenquimático. Se encuentra en todos los órganos de las plantas y desempeña diversas funciones relacionadas con la nutrición. Así, en las hojas contiene clorofila y realiza la fotosíntesis, mientras que en las raíces, los tallos y los frutos almacena sustancias de reserva. Tejido epidérmico. Está formado por células aplanadas que protegen las plantas y evitan la pérdida de la humedad. Cubre todos los órganos. Tejido meristemático. Está formado por células con capacidad de reproducirse continuamente, lo que permite el crecimiento de las plantas. Se encuentra en las semillas, la punta de las raíces y los tallos, en las yemas y también en el interior del tallo o tronco, para hacer que aumente en grosor. Tejido conductor. Transporta sustancias por el interior de las plantas. Es de dos tipos: leñoso o xilema y liberiano o floema. Estos son los responsables del transporte de savia bruta y savia elaborada, respectivamente.

5.4.2 Tejidos animales Los órganos de nuestro organismo y de los demás animales están compuestos básicamente por cuatro tipos de tejidos: epitelial, conectivo, muscular y nervioso. Tejido muscular liso: sus células son muy alargadas. En el citoplasma de estas se encuentran las miofibrillas, que son las responsables de la contracción muscular. El tejido muscular liso forma parte de muchos órganos internos y es de movimiento lento e involuntario. Tejido sanguíneo: clasificado como un tejido conectivo, forma la sangre y cumple funciones de transporte. Las células están inmersas en un abundante líquido extracelular llamado plasma.

Tejido nervioso: está formado por células muy especializadas llamadas neuronas que se encargan de percibir estímulos, transmitirlos a los centros nerviosos y elaborar las respuestas. Tejido epitelial: formado por células más altas que anchas, muy unidas entre sí y con un núcleo ubicado hacia la base. Recubre y protege superficies externas y cavidades. Dependiendo de su ubicación, puede secretar sustancias como el epitelio que recubre el estómago. ©

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Competencias científicas

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Subraya la opción del tejido que corresponda a cada enunciado.

Da la apariencia brillante a las hojas de las plan­ tas. Epidermis Esclerénquima Xilema Da soporte a la planta sin restringir su creci­ miento. Esclerénquima Colénquima Parénquima Contiene almidón, como sustancia de reserva de la planta. Esclerénquima Colénquima Parénquima Contiene una sustancia muy resistente llamada lignina. Esclerénquima Colénquima Parénquima Allí se produce el olor fuerte y agradable de las plantas de hierbabuena y de menta. Peridermo Parénquima Epidermis Transporta agua y minerales desde las raíces hacia el resto de la planta. Floema Xilema Tubo criboso Transporta azúcares y otros compuestos pro­ ducidos en la fotosíntesis. Traqueida Floema Xilema

C O M P E T E N C I A S

La matriz del hueso contiene fibras de la pro­ como depósitos de teína . El principal mineral que . compone los huesos es el Los están formados por células espaciadas entre sí y abundante colá­ geno, lo que les permite ser fuertes y flexibles a la vez. Conforman varias estructuras corporales como la laringe, la tráquea, la nariz y las orejas. Los unen los músculos a los huesos, mientras que los unen a los huesos entre sí y, además de fibras , de colágeno, contienen que les da elasticidad.

3 El esquema muestra el corte de una parte de

una hoja y en él se señalan algunos tejidos. Escribe en tu cuaderno sus nombres y la función de cada uno de ellos.

2 Busca en la sopa de letras las palabras que completan cada afirmación. O

C

A

R

T

I

L

A

G

O

S

A

O

S

A

N

I

T

S

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L

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N

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O M A

N

I

C

O

L

A

G

E

N O

A M

S

Los huesos están formados por tejido y conforman el que da soporte al cuerpo de los animales vertebrados.

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4 Completa el siguiente cuadro. Escribe los teji-

dos que, tanto en plantas como en animales, llevan a cabo las funciones mencionadas.

Función

Tejido Vegetal

Animal

Protección Transporte Sostén

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Identificar •

Indagar •

5 Lee el siguiente texto.

Comunicar •

Trabajar en equipo

Desarrollo compromisos personales y sociales

Un organismo complejo, como el cuerpo de un pingüino, necesita tomar del medio comida y agua para alimentarse, y oxígeno para respirar. También necesita que estas sustancias lleguen a todas las células de su cuerpo y luego, expulsar los desechos. Para hacer frente a las condiciones extremas del hábitat donde vive, debe almacenar energía y protegerse de las bajas temperaturas.

6 Responde en tu cuaderno: ¿Qué tejidos le permiten al pingüino realizar estas actividades?

ARGUMENTO 7 Analiza la siguiente gráfica que muestra

cómo se distribuye el contenido de agua en diferentes órganos y tejidos del cuerpo. Con base en ella, responde las preguntas 8 a 11.

12 Lee y analiza el siguiente texto. Algunos sectores de la industria farmacéutica y cosmética aún utilizan animales para probar el efecto que puedan tener en las personas los productos que van a salir al mercado. Los experimentos van desde aplicar los nuevos productos sobre su piel o inyectárselos para observar las reacciones que pueden manifestar frente a ellos. Responde. ¿Consideras válido realizar este tipo de pruebas con los animales? Junto con tu profesor, prepara un debate acerca de las dimensiones éticas que deben tener en cuenta los científicos al experimen­ tar con animales.

PROPONGO 13 Lee y analiza la siguiente información.

% 100 75

80

80

87 72 58

60 40 20

Explicar •

20

0 Huesos Hígado Sangre Cerebro Cartílago Músculo esquelético

8 ¿A qué factores atribuyes las diferencias en la distribución de agua en los órganos y los tejidos analizados?

9 ¿Piensas que dicho porcentaje de agua puede variar con la edad del individuo? Explica.

10 Si hicieras el mismo ejercicio de comparación entre tejidos vegetales, ¿cuál crees que tendría el mayor porcentaje de agua? Justifica tu respuesta.

11 Si compararas tejidos animales y tejidos ve-

getales, ¿cuáles crees que tendrían el mayor porcentaje de agua? Justifica tu respuesta.

Existen opiniones diversas alrededor del efecto de los tatuajes en la salud de la piel. Quienes los realizan, plantean que los tatuajes no causan efectos cancerígenos en la piel. Algunos exper­ tos informan que las tintas son absorbidas por células llamadas macrófagos que las eliminan del organismo. Sin embargo, otros sectores de la salud afirman que al realizar un tatuaje se perfora la epidermis y se introducen materiales extraños al organismo, con el agravante de que los tatuajes se elaboran con tintas cuya base son metales tóxicos para el organismo. Por ejemplo, la tinta roja tiene como base el mercu­ rio y la tinta azul posee aluminio y cobalto. (Fuente: viviendosanos.com/2010/05/tatuajes-ycancer.html)

14 Realiza las siguientes actividades: Consulta más información sobre el efecto que pueden causar los tatuajes en la piel y las posibles reacciones del organismo a las sustancias que se utilizan para realizarlos. Prepara una exposición y preséntala a tus compañeros, donde expliques los puntos a favor y en contra acerca de este tipo de prác­ ticas. ©

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Entorno vivo

6.

Lexicón Felino: palabra que proviene del latín felinus, que significa “gato”. Taxonomía: palabra que proviene de las voces griegas taxis, que significa “ordenamiento”, y nomos, que significa “regla“. La taxonomía es la ciencia de la clasificación de los seres vivos.

Clasificación de los seres vivos

Recurso imprimible

La clasificación es el proceso mediante el cual agrupamos diferentes objetos de acuerdo con sus características, sus semejanzas y sus diferencias.

Actividad

En la naturaleza encontramos una gran variedad de seres vivos que sería imposible estudiar sin seguir un orden. Este orden es creado por la mente humana ya que, en su estado natural, los seres vivos siempre se encuentran mezclados entre sí. El orden del que hablamos se utiliza, por ejemplo, en los museos de historia natural. Lo que en la naturaleza hallamos en un mismo lugar, los visitantes del museo lo encuentran exhibido por separado: las plantas en una sala y los animales en otra. Por el contrario, seres vivos que en la realidad viven en diferentes regiones pueden ocupar la misma sala en el museo; por ejemplo, un tigre, un león y un jaguar, que viven en continentes diferentes, compartirían la sala de los felinos. Entonces, es claro que el orden del museo natural no recrea la realidad, sino que muestra lo que pensamos acerca de esta y nos permite comprenderla con mayor facilidad. 6.1

Sistemática

La sistemática es la ciencia que busca reconstruir la historia evolutiva de las especies además de nombrarlas y clasificarlas, es decir, estudia el origen de la biodiversidad. La sistemática asume que los organismos del pasado dieron origen a los del presente, como un padre que da origen a hijos distintos a él. Esta ciencia ha revelado, por ejemplo, que las ballenas y los osos comparten un ancestro mamífero que vivió hace millones de años. La sistemática se apoya en otra disciplina científica llamada taxonomía, la cual se encarga de identificar las especies, asignarles un nombre y clasificarlas, o sea, agruparlas de acuerdo con sus semejanzas. Una especie es un conjunto de organismos muy parecidos y estrechamente relacionados que, en condiciones naturales, tienen la capacidad de reproducirse y dejar descendencia fértil. En la taxonomía tradicional, esta labor se fundamenta en las colecciones biológicas, que son conjuntos ordenados de seres vivos o de sus partes, como pieles disecadas, esqueletos, hojas, flores y frutos. También en el registro de los especímenes en ilustraciones muy detalladas. Con estas herramientas el taxónomo puede observar y comparar una y otra vez algunas características de los organismos que estudia, para clasificarlos de la mejor manera. En la actualidad, existen proyectos que se apoyan en Internet, para hacer más accesible la información, colocando en red los datos de las colecciones biológicas de universidades, jardines botánicos y museos de historia natural alrededor del mundo.

Algunos organismos que vivieron en el pasado dejaron de existir sin dejar descendencia, como los dinosaurios.

El taxónomo que reconoce una nueva especie tiene derecho a ponerle el nombre que quiera. Pero a veces sucede que una misma especie es descrita por varias personas y recibe nombres diferentes, lo que genera una idea equivocada acerca de la biodiversidad real. Para evitar ese error, existen códigos de nomenclatura, que son las normas que se deben seguir para nombrar correctamente cada especie. En la actualidad, es más fácil evitar este error que en el pasado, pues la comunicación entre los científicos ha mejorado considerablemente a través de la red virtual, lo que les permite compartir la información sin importar las distancias.

7 4 ©Acción de pensamiento: explico los criterios utilizados para la clasificación de los seres vivos.

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Componente Procesos biológicos Ampliación

multimedia 6.1.1 Criterios de clasificación Los criterios de clasificación son las características que se seleccionan para clasificar a los seres vivos. Cada organismo posee muchas características: unas son exclusivas de la especie y otras son compartidas con otras especies. El taxónomo analiza la mayor cantidad de características que sea posible, para describir a la especie y para clasificarla en el grupo adecuado. El taxónomo también debe decidir qué criterio es más confiable para clasificar los organismos que estudia, ya que un mismo conjunto de especies puede ser clasificado de distintas formas dependiendo del criterio utilizado. A continuación, veremos qué criterios se usan en la taxonomía.

6.1.1.1 Criterio morfológico El criterio morfológico se relaciona con la forma de los organismos. Como es fácil observar y describir la forma, este criterio fue muy utilizado antiguamente. Sin embargo, seres vivos de distintos grupos pueden tener formas similares por la necesidad de adaptarse al mismo ambiente. Por ejemplo, las ballenas tienen cuerpos alargados y dotados de aletas en vez de patas, por lo que antes se clasificaban como peces. Pero, al observarlas con más atención, se descubrió que respiraban por medio de pulmones y amamantaban a sus crías, como los mamíferos. En este caso, el criterio morfológico no servía para clasificar a las ballenas, pues la forma ocultaba su historia evolutiva.

Bajo un criterio morfológico, la forma de las hojas es muy útil en la clasificación de las plantas.

6.1.1.2 Criterio fisiológico El criterio fisiológico se refiere a la manera como los seres vivos realizan sus funciones vitales. Existen distintas formas de respirar, digerir, excretar, controlar la temperatura corporal y reproducirse. Por ejemplo, los peces toman el oxígeno disuelto en el agua por medio de branquias, los mamíferos lo toman del aire por medio de pulmones y los anfibios lo toman a través de la piel, branquias o pulmones, del aire o del agua, dependiendo de si son renacuajos o adultos. 6.1.1.3 Criterio citológico El criterio citológico tiene en cuenta las características de las células que forman el cuerpo de los seres vivos. Este criterio se usa para formar dos enormes grupos de seres vivos: los eucariotas, que tienen núcleo definido, y los procariotas, cuyo núcleo no está definido. Sin embargo, también se usa para hacer grupos más pequeños. Por ejemplo, los taxónomos que estudian la diversidad de monos han encontrado que se puede reconocer una especie por el número de cromosomas que hay en el núcleo. Esto es muy útil porque algunas especies de monos son casi iguales a simple vista. En este caso, el criterio citológico permitió descubrir que hay más diversidad de monos de lo que se pensaba. 6.1.1.4 Criterio ecológico El criterio ecológico utiliza información sobre la relación entre los seres vivos y su ambiente natural, como el hábitat que utilizan o las relaciones que tienen con otros organismos. Este criterio, al igual que el morfológico, puede llevar a conclusiones equivocadas ya que muchos seres de diferentes orígenes pueden tener características ecológicas similares. Por ejemplo, tanto las focas como los pingüinos habitan en el polo sur, pero no por eso se les considera del mismo grupo natural: los pingüinos son aves y las focas son mamíferos. Sin embargo, este criterio es útil para identificar especies.

Los cromosomas son estructuras que contienen ADN y se forman en el núcleo antes de la división celular. Su número varía entre los seres vivos. Los humanos tenemos 23 pares. Los que ves aquí han sido extraídos del núcleo para tomar la fotografía. ©

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Genes extremos En investigaciones recientes, los genetistas moleculares han advertido sobre la enorme semejanza de nuestros genes con los genes del chimpancé. Es así como se ha observado que el 98% de nuestro genoma es idéntico al genoma del chimpancé. Solo un 2% es el que nos hace pertenecer a dos especies diferentes.

6.1.1.5 Criterio etológico El criterio etológico se relaciona con el comportamiento de los animales. El comportamiento se define como el conjunto de conductas que tiene un animal y que puede aprender o realizar por instinto. Son parte del comportamiento características como el cuidado de los hijos, las señales de comunicación con otros individuos, la selección del territorio, la construcción de nidos, entre otros. En la taxonomía de las aves es muy útil el estudio de los cantos porque la comunicación sonora es muy importante para su reproducción. A veces, se observan individuos muy parecidos en regiones apartadas y no se reconoce si pertenecen a la misma especie. Si los cantos son iguales, hablamos de la misma especie. Si los cantos son diferentes, en algunos casos se trata de dos especies distintas, pues sería imposible que ocurra la reproducción entre dos individuos que no se pueden comunicar. Sin embargo, el criterio etológico también debe ser utilizado con precaución, porque algunas aves muy diferentes pueden emitir sonidos casi idénticos. 6.1.1.6 Criterio molecular El criterio molecular consiste en la comparación de las características genéticas, mediante el estudio del ADN, las proteínas y otras moléculas. Como sabes, el ADN contiene la información hereditaria que se transmite de padres a hijos, por eso este criterio refleja muy bien la historia evolutiva. Sin embargo, no siempre los taxónomos resuelven así sus dudas, ya que los resultados pueden cambiar si se estudia ciertos segmentos de la cadena de ADN. El criterio molecular se ha aplicado a la taxonomía desde que la tecnología lo permitió, y muchos hallazgos han cambiado los esquemas de clasificación tradicionales. En nuestros días, los taxónomos deben ser capaces de combinar los criterios de clasificación de la mejor manera; es posible encontrar evidencias que obliguen a modificar una clasificación aceptada.

Los atrapamoscas, por lo general, se identifican gracias a caracteres ecológicos y etológicos pues, a simple vista, son muy parecidos entre sí.

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Componente Procesos biológicos

Categorías taxonómicas

Enlace web

6.2 Hasta aquí hemos mencionado que los taxónomos clasifican a los seres vivos según sus características, las cuales pueden definir con distintos criterios. Ahora estudiaremos el sistema de clasificación que ellos utilizan. El sistema de clasificación está formado por las categorías taxonómicas, que son rangos o niveles de agrupamiento. Estas categorías son comparables con la división política del mundo: este se divide en continentes, luego en países, departamentos, municipios y localidades. Cada categoría contiene a las inferiores y es contenida por las superiores. Así como el país Colombia contiene 32 departamentos y, a la vez, pertenece al continente americano, en el mundo natural, las categorías inferiores son grupos pequeños que incluyen organismos con muchas características en común, y las categorías superiores son grupos grandes que incluyen una mayor diversidad de seres vivos. La categoría inferior se llama especie y la superior se llama dominio; entre estas dos hay una serie de categorías intermedias que estudiaremos a continuación. 6.2.1 Categorías taxonómicas superiores Las categorías taxonómicas superiores agrupan organismos según características generales. Hace cerca de treinta años la categoría más alta era el reino, y existían cinco reinos: Monera, Protista, Hongo, Vegetal y Animal. El reino Monera agrupaba a todas las bacterias, que son organismos procariotas. Luego, se descubrió una enorme diversidad de bacterias: algunas eran tan diferentes entre sí como de cualquier organismo eucariota. Por esa razón, el reino Monera se separó en dos y fue necesario crear una categoría superior que recibió el nombre de dominio. Actualmente existen tres dominios: dos de procariotas y uno de eucariotas.

Menciona otros tres ejemplos de ordenamiento que sean similares al sistema de clasificación taxonómica.

Antiguamente se pensaba que los hongos eran plantas y se los incluía en el reino Vegetal. Por eso, en el reino Hongo y en el reino Vegetal se usa la palabra división para nombrar las categorías inferiores.

Ahora

Antes Reinos Monera

Interpreto

Protista

Hongo

Dominios Vegetal

Animal

Bacteria

Archaea

Reino

Reino Monera

Eukarya

Protista

Hongo

Vegetal

Animal

La taxonomía moderna busca que la clasificación refleje la historia evolutiva, es decir, que cada grupo incluya a todos los descendientes del mismo ancestro. Los ancestros de los tres dominios pudieron habitar en la sopa primitiva mencionada en la unidad 1. Y cada vez que nos enfocamos en una categoría inferior, como el reino, avanzamos en el tiempo hacia un ancestro más reciente. La categoría inferior al reino recibe distintos nombres. Quienes estudian el reino Hongo y el reino Vegetal usan la palabra división. Quienes estudian el reino Animal usan la palabra filum. Para el reino Protista se usa la palabra grupo porque este reino incluye descendientes de varios ancestros. Sin embargo, se utiliza esta definición hasta que haya una conclusión más clara sobre la historia evolutiva de los protistas. ©

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Jerarquía en el sistema lineano

Más específico

Especie Felis catus

Género Felis (Gato)

Familia Felidae (Felinos)

Orden Carnivora (Carnívoros)

Clase Mammalia (Mamíferos)

6.2.2 Categorías inferiores al filum y la división Ahora vayamos hasta la categoría inferior del sistema de clasificación: la especie. La especie es el grupo más pequeño de organismos de origen común, que tienen una combinación de características que no se observa en otros grupos. Los miembros de una especie pueden reproducirse entre sí y su descendencia ser fértil; los miembros de especies distintas no se reproducen entre sí o, si lo hacen, tienen hijos infértiles. Por ejemplo, cuando se cruza un burro con una yegua nace una mula, pero la mula es infértil, pues no puede tener hijos. Las especies similares se agrupan en géneros. El nombre científico de la especie está formado por dos palabras: el nombre del género y el de la especie propiamente dicha. Por ejemplo, el nombre científico del gato doméstico es Felis catus y el del gato montés es Felis silvestris; es decir que el gato doméstico y el gato montés pertenecen al género Felis y tienen un ancestro común reciente. Los géneros emparentados se reúnen en la categoría familia; se toma el nombre de uno de los géneros para nombrar la familia. Por ejemplo, el género Felis da el nombre a la familia Felidae, que también incluye a las panteras, los leones, los tigres y los guepardos, entre otros. Las familias se agrupan en órdenes. Por ejemplo, las familias Felidae, Canidae (perros, lobos), Ursidae (osos), Hyaenidae (hienas), Phocidae (focas) y otras pertenecen al orden Carnivora. Un grupo de órdenes forma una clase y el grupo de clases forma el filum. Continuando con el ejemplo del párrafo anterior, la familia Felidae pertenece al orden de los Carnívoros, de la clase Mamíferos, del filum Cordados, del reino Animal. En otras palabras, un gato doméstico es un animal, que tiene un cordón nervioso, que amamanta a sus crías, que come carne y que se parece mucho a otros felinos. Aunque se parezcan, los gatos domésticos y los gatos monteses se diferencian en algunas características y no se cruzan entre sí. Observa en el esquema cómo se relacionan las categorías anteriores según el sistema de clasificación de Linneo.

Menos específico

Phylum Chordata (Cordados)

78

Reino Animalia (Animales)

©

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Componente Procesos biológicos

6.3

Sistemas de clasificación

Los sistemas de clasificación son procedimientos que permiten organizar los seres vivos, utilizando para ello un criterio particular. El sistema de clasificación estudiado hasta ahora se diferencia de otros sistemas y ha cambiado a través de la historia. Veamos cómo. 6.3.1 Sistemas de clasificación artificiales Los sistemas de clasificación artificiales son los que agrupan a los seres vivos desde el punto de vista del ser humano, no por su historia evolutiva. Los primeros humanos clasificaban artificialmente los organismos de su entorno, según la utilidad, en comestibles, medicinales y venenosos. En el lenguaje común también se utilizan clasificaciones artificiales como la diferencia entre animales silvestres y domésticos, o entre las plantas que crecen como hierbas, enredaderas, palmeras y árboles. La clasificación artificial es muy útil para ciertas actividades. Por ejemplo, en el mundo de la explotación maderera es muy práctico clasificar las especies utilizando como criterio el ancho del tronco, la dureza de la madera y la resistencia a la invasión por insectos. Con estos criterios será más fácil elegir la especie vegetal cuya madera sea apropiada para el tiempo y el uso que se le quiere dar. Seguramente un sistema así reunirá especies de familias diferentes, ya que el desarrollo arbóreo ha aparecido varias veces en el reino Vegetal a partir de ancestros no arbóreos.

Carlos Linneo (1707-1778), creador del sistema de clasificación taxonómica, describió miles de especies de plantas y animales.

6.3.2 Sistemas de clasificación naturales Los sistemas de clasificación naturales agrupan a los seres vivos por sus características, excluyendo así el punto de vista humano. El primero en clasificar de esta manera fue el filósofo griego Aristóteles (384-322 a. C.), quien dividió a los seres vivos en plantas y animales. Aunque ahora nos parezca algo obvio, antes no lo era. El padre del sistema de clasificación actual fue el naturalista sueco Carl von Linné (Carlos Linneo). Él describió muchas especies y les dio el nombre científico compuesto por dos palabras; un ejemplo es Felis leo, el león, aunque el nombre científico actual es Panthera leo. También creó las categorías taxonómicas clase, orden, género y especie. Linneo utilizaba el criterio morfológico y esto lo llevó a formar grupos artificiales, es decir, sin un solo ancestro común. Algunos de esos grupos se han eliminado y otros siguen vigentes, como el de las plantas leguminosas. Hoy en día, antes de clasificar un conjunto de seres vivos se aplica la sistemática, que aclara las relaciones de parentesco entre las especies. Luego, se aplica la taxonomía para formar y nombrar correctamente los grupos siguiendo los códigos de nomenclatura. Todo esto conduce a un mejor conocimiento del origen de los seres vivos, lo cual tiene utilidad en todas las ramas de las ciencias naturales.

Actualidad científica

El Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA) surgió de un momento a otro y cuando se le reconoció por primera vez, a principios de los años 80, nadie sabía cuál era su causa ni de dónde provenía. La comunidad científica centró su interés en descubrir su causa y, al cabo de unos años, identificó el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) como el agente infeccioso. Para revelar el origen de VIH, los biólogos sistemáticos descubrieron que sus parientes más cercanos no se encuentran entre los demás virus que infectan a los seres humanos, sino entre los que infectan a un grupo de chimpancés. Así pues, el VIH no evolucionó de un virus ya existente sino que de alguna manera debió “saltar” de los chimpancés a los seres humanos. ©

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Competencias científicas

4 Explica, en tu cuaderno, por qué son impor-

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Subraya las actividades que realiza normalmente un taxónomo.

Estudiar el funcionamiento del corazón de las ranas. Describir las características únicas del plumaje de un colibrí desconocido. Desenterrar huesos de animales prehistóricos. Estudiar el material que está guardado en las colecciones biológicas. Medir la cantidad de contaminantes presentes en el agua. Dar nombre a un grupo de animales emparentados.

C O M P E T E N C I A S

tantes los códigos de nomenclatura para el conocimiento de la biodiversidad.

5 Numera las categorías taxonómicas a las que

pertenece el oso polar, comenzando por la que tiene el ancestro común más antiguo.

2 Escribe, en la línea, el nombre del criterio que define cada una de las siguientes características del guepardo. Puede correr a 96 km/h. La cola mide entre 66 y 84 cm. Tiene orejas pequeñas y aplanadas. Se alimenta de animales herbívoros. Es resistente a la falta de agua. Su pelaje es del mismo color del león, con manchas redondas negras. Las hembras adultas son solitarias. Vive en las sabanas africanas.

3 Escribe los nombres de las categorías taxonómicas en orden de agrupamiento.

( ( ( ( ( ( (

) Familia: Úrsidos ) Especie: Ursus maritimus ) Orden: Carnívoros ) Reino: Animal ) Filum: Vertebrados ) Género: Ursus ) Clase: Mamíferos

6 Clasifica en la siguiente tabla, según criterios naturales o artificiales, los animales que se mencionan a continuación: vaca, pollo, ternero, pato, perro, gato, cerdo y pavo. Escribe en la fila de grupos los nombres que faltan. Sistemas de clasificación

Reino

Natural Grupos

Aves

Artificial Animales del campo

Animales

Especie

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Identificar •

Indagar •

7 Observa la secuencia de ancestros del caba-

llo actual. La historia evolutiva del caballo se ha reconstruido gracias al hallazgo de huesos fosilizados de distintas épocas prehistóricas.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

10 Responde: ¿Incluirías a la cebra en una familia diferente a la del caballo? Justifica tu respuesta.

ARGUMENTO 11 Lee el siguiente texto. Eohippus 60 millones de años

Mesohippus 40 millones de años

Pliohippus 10 millones de años

Equus Época actual

8 Responde: ¿Qué características morfológicas comparten todos estos organismos? ¿Qué los hace diferentes? ¿Cuál de estos sería el ancestro más probable de la familia de los caballos (Equiidae)? ¿Qué pensarías sobre el origen del caballo si no existiera esta teoría sustentada por fósiles?

Mientras la evolución de una nueva especie puede tardar millones de años, su desaparición o extinción puede ocurrir en menos tiempo. La causa de una extinción puede ser natural, pero es claro que hoy en día las actividades humanas son la principal causa. Por ejemplo, la deforestación elimina el hábitat de la mayoría de las especies terrestres. Se cree que de 4 a 5 millones de especies de insectos que habitan en las copas de los árboles se extinguirán antes de ser descubiertas por la ciencia.

12 Dibuja un escenario que muestre cómo será el futuro si la humanidad no controla la extracción de recursos naturales.

9 Completa el cuadro de semejanzas y diferencias entre la cebra y el caballo.

Criterio

Comparación Semejanzas

Morfológico Diferencias Semejanzas Etológico

Diferencias Semejanzas

Ecológico

Diferencias

Cebra

Caballo

13 Responde: ¿Crees que la pérdida de la biodiversidad puede llevar a la especie humana a la extinción? Justifica tu respuesta.

PROPONGO 14 Elabora, con tus compañeros, un periódico

mural sobre el tema “La biodiversidad está en peligro”. Incluyan en él los dibujos más creativos que puedan elaborar y escriban reflexiones acerca del futuro de la humanidad. ©

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Entorno vivo

7.

Explorando la diversidad biológica

Ahora que sabemos qué es un sistema de clasificación taxonómica, vamos a utilizarlo para explorar la diversidad. Comencemos por dar un vistazo general. La diversidad biológica o biodiversidad hace referencia a la amplia variedad y variabilidad de seres vivos que existen en nuestro planeta, como resultado de millones de años de evolución y de su permanente interacción con otros seres vivos y con el ambiente cambiante. 7.1

Los dominios

Ampliación multimedia

Un dominio es la categoría taxonómica más incluyente de todos los organismos. En la actualidad se han definido tres dominios que encierran a toda la biodiversidad y se conocen con los nombres de Bacteria, Archaea y Eukarya.

Las bacterias del dominio Archaea soportan altas temperaturas de las chimeneas marinas.

El dominio se definió utilizando criterios moleculares, ya que en cada grupo hay ciertas diferencias entre los materiales que forman algunas partes de la célula, como la membrana y la pared celular. Esas diferencias se descubrieron recientemente y siguen siendo estudiadas, por lo que este esquema de clasificación podría cambiar en el futuro. Por ahora, la teoría más aceptada indica que, cuando apareció la vida en la Tierra, existió una importante diversidad de organismos procariotas entre los cuales se encontraba el ancestro común de todos los organismos actuales. Inicialmente, este dio origen al dominio Bacteria. Después, otro descendiente del mismo ancestro dio origen a los dominios Archaea y Eukarya. Como ves, al hablar de dominios no solo nos referimos a organismos con diferencias básicas, sino también a que sus antepasados son muy antiguos. Aunque los dominios Bacteria y Archaea tienen diferencias moleculares significativas, son similares en las características asociadas con la condición de procariotas. Una de estas características es la capacidad de variar y reproducirse rápidamente, lo que les ha permitido ocupar ambientes muy variados. Además, aunque los procariotas tienen una fisiología o funcionamiento muy variado, su apariencia externa se ha alterado muy poco.

Pasado

Tiempo

Presente

Bacteria Archaea Eukarya

Procariotas muy antiguos Origen de la vida

Por el contrario, los organismos del dominio Eukarya presentan una inmensa variedad de formas, pero su funcionamiento celular es similar. Esto se debe a que las células que los forman poseen núcleo celular y organelos, que dirigen sus procesos vitales. Así, se aprovecha mejor la energía y la materia, lo que permite un aumento de tamaño y ampliar la diversidad de formas y estructuras. Pero ¿cómo ocurrió el paso hacia la forma de vida eucariota? En primer lugar se cree que organismos procariotas ancestrales plegaron su membrana y, al hacerlo, formaron el núcleo y diversos organelos. Además, al reconocer que las mitocondrias y los cloroplastos contienen ADN como el de las bacterias, se formuló la teoría de la endosimbiosis, que postula que las mitocondrias y los cloroplastos descienden de antiguas bacterias que fueron envueltas por la membrana celular de los primeros eucariotas, quienes no las digirieron sino que las incorporaron a su funcionamiento. El tiempo y la evolución dieron como resultado organismos tan diversos como los hongos, los vegetales, los animales y los protistas, que estudiaremos más adelante.

8 2 ©Acción de pensamiento: diferencio claramente los dominios de los reinos de la naturaleza.

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Componente Procesos biológicos

7.2

Dominios Bacteria y Archaea

Los dominios Archaea y Bacteria están representados por organismos procariotas, tradicionalmente llamados bacterias. Las bacterias y las arqueobacterias son aparentemente muy similares entre sí, pero su remota divergencia evolutiva se expresa en marcadas diferencias estructurales y bioquímicas.

Dominio Bacteria

7.2.1 Las bacterias son organismos procariotas y son los seres vivos más abundantes del planeta. Pueden ocupar ambientes muy diversos. Las células bacterianas están rodeadas por una pared celular constituida por un material diferente a la pared celular de hongos, algas y plantas. Esta pared cumple funciones de protección y, de acuerdo con su composición y estructura, es utilizada como un criterio de clasificación.

A

Entre las células bacterianas se reconocen cuatro formas básicas: bacilos, en forma de barra, cocos, en forma esférica, espirilos, en forma espiral, y vibriones, en forma de coma. Las bacterias móviles, han desarrollado estructuras llamadas flagelos, que son alargadas y parecidas a filamentos, que permiten su desplazamiento. En condiciones ambientales adversas, algunas bacterias forman una estructura protectora resistente constituida por ADN y parte del citoplasma denominada endospora, y de esta manera pueden permanecer en estado de latencia por mucho tiempo hasta encontrar un ambiente adecuado y favorable para desarrollarse.

B

Dominio Archaea

7.2.2 La estructura de las arqueobacterias es similar a la de bacterias en cuanto a su tamaño y forma. Sin embargo, se diferencian en su información genética y en el tipo de moléculas que componen la pared y la membrana celular. Por ejemplo, no poseen paredes celulares con peptidoglicano, presentan secuencias únicas en el ARN ribosomal, y las moléculas de sus membranas celulares son diferentes en comparación con las de las bacterias y las de las eucariotas. Otra característica especial de las arqueobacterias radica en que se encuentran en hábitats extremos como fuentes termales, depósitos profundos de petróleo caliente, fumarolas marinas y lagos salinos. Por habitar ambientes “extremos”, se las conoce también con el nombre de extremófilas. 7.2.3 Seres humanos y bacterias Muchas bacterias son beneficiosas para los seres humanos. Entre ellas se encuentran: las del género Lactobacillus que se utilizan en la preparación del yogur; la bacteria Escherichia coli, que vive en el intestino humano y ayuda a realizar la digestión, y las bacterias del género Streptomyces, que producen antibióticos con los que se combaten muchas infecciones. Otras bacterias pueden ser peligrosas. La bacteria Vibrio cholerae, por ejemplo, produce sustancias tóxicas que causan el cólera, una infección diarreica que puede llevar a la muerte si no es tratada a tiempo. Por otra parte, ciertas arqueobacterias que viven dentro del sistema digestivo del ganado producen gas metano que el animal libera a la atmósfera y que contribuye al calentamiento global.

C

D

De acuerdo con su forma, las bacterias se clasifican en cocos (A) cuando son esféricas, bacilos (B) cuando tienen forma de bastón, espirilos (C) cuando tienen forma de espiral y vibriones (D) cuando tienen forma de coma. ©

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7.3

Lexicón Fitoplancton: palabra que proviene de los términos griegos phyton, que significa “planta” y plánktos que significa “vagabundo”. Es decir, planta que se desplaza.

Dominio Eukarya

El dominio Eukarya incluye a todos los organismos constituidos por células de tipo eucariótica, es decir, aquellas en las que el material genético está aislado por una membrana nuclear y presentan estructuras celulares complejas denominadas organelos celulares. Pertenecen al dominio Eukarya los organismos de los reinos Protista, Hongo, Vegetal y Animal. Ampliación

7.3.1 Protistas multimedia Los protistas son los primeros organismos eucariotas que poblaron la Tierra y, debido a las grandes diferencias que hay entre sus miembros en cuanto a tamaño, niveles de organización, nutrición, metabolismo, reproducción y ciclos de vida, es el reino con más diversidad. Dentro del reino Protista encontramos las formas de vida ancestrales que dieron origen a los tres reinos de organismos multicelulares: los hongos, las plantas y los animales. 7.3.1.1 Características de los protistas La mayoría de los protistas son organismos unicelulares microscópicos, pero también los hay multicelulares muy grandes que viven en colonias. Algunos como las amebas cambian de forma constantemente y otros tienen forma definida gracias a la presencia de una pared celular rígida o a la acumulación de materiales duros por dentro de la membrana celular. Viven en medios acuáticos como el mar, el agua dulce, los fluidos corporales de otros seres y el agua del suelo, entre otros. Los protistas realizan reproducción sexual y asexual. Por ejemplo, los paramecios realizan la conjugación, que consiste en un intercambio de material genético. Ocurre cuando dos individuos entran en contacto para intercambiar ADN y luego se separan. Al final, cada uno tiene una combinación de características genéticas diferente a la que tenía antes. Existen protistas autótrofos que realizan fotosíntesis y heterótrofos. En ciertos casos, un protista heterótrofo mantiene en su interior a otros protistas autótrofos, llamados endosimbiontes, de los que obtiene alimento y a los que provee refugio. 7.3.1.2 Clasificación de los protistas La clasificación de los protistas siempre ha sido difícil, ya que muchos presentan características muy particulares, como el hecho de ser autótrofos y heterótrofos a la vez. Según el criterio molecular, se clasifican en ocho grupos. Sin embargo, aquí los clasificaremos por su forma de nutrición para facilitar su estudio. Algas Las algas son protistas autótrofos que realizan la fotosíntesis. Habitan en ambientes acuáticos, en la zona cercana a la superficie del agua, hasta donde penetra la luz solar. Son los principales productores de las redes alimentarias acuáticas y, en términos ecológicos, se identifican con el nombre de fitoplancton.

Estos son fósiles de algas diatomeas que desde mucho tiempo atrás presentaban una gran variedad de formas.

84

Las algas tienen distintas formas de organización, algunas como las diatomeas son unicelulares, otras como las algas rojas y pardas son multicelulares, y otras como las algas verdes forman colonias. Un tipo de algas pardas marinas, llamadas kelp, alcanzan más de 60 metros de altura y se cuentan entre los seres vivos más grandes del planeta.

©

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Componente Procesos biológicos Protozoos Los protozoos son protistas unicelulares heterótrofos móviles. De acuerdo con las estructuras que poseen para desplazarse, los protozoos se clasifican en: Sarcodinos o ameboides

Son protozoos que utilizan pseudópodos, que son prolongaciones citoplasmáticas con las cuales avanzan hacia cierta dirección. Después de estirarse, el unicelular se contrae hacia la punta de su pseudópodo cambiando de posición. Las amebas se desplazan mediante pseudópodos.

Ciliados

Flagelados

Esporozoarios

Son protozoos que se desplazan mediante cilios, que son pequeños filamentos que recubren la superficie de la célula que los forma. El movimiento de los cilios impulsa a la célula, lo cual le permite avanzar al moverse rítmicamente, como las ondas de la superficie del mar. Pertenecen a este grupo Paramecium y Didinium.

Son protozoos que se desplazan mediante flagelos, que son largas prolongaciones de su citoplasma que se sacuden como un látigo para impulsar al organismo a través del medio. Pertenecen a este grupo Euglena, Trichomonas vaginalis, Giardia lamblia, Trypanosoma cruzi y los dinoflagelados.

Son protozoos que no poseen estructuras especializadas para su desplazamiento. Generalmente son esféricos y muchos causan gran cantidad de enfermedades a los seres humanos. Pertenece a este grupo Plasmodium vivax y Plasmodium falciparum, causantes de la malaria o paludismo.

La mayoría de protozoos son de vida libre, es decir, que viven en ambientes acuáticos y se alimentan de bacterias, fitoplancton y partículas de materia orgánica. Algunos son parásitos, es decir, viven a expensas de otros organismos y les causan daño. Otros, como las euglenas, son protistas que tienen nutrición heterótrofa y, a la vez, la capacidad de realizar la fotosíntesis. Por esa razón, solían ser clasificadas como plantas por algunos científicos y como animales, por otros. Hongos gelatinosos Los hongos gelatinosos son protistas heterótrofos que se alimentan por absorción. Esto significa que expulsan sustancias para digerir los alimentos y luego absorben los nutrientes. Viven sobre los troncos de los árboles caídos y otros organismos muertos, donde se mueven por medio de pseudópodos. Actualmente se sabe que no están emparentados directamente con el reino Hongo, sino con otros protistas.

Pseudópodos

Los seres humanos y su relación con los protistas

7.3.1.3

Entre los protistas que benefician a los seres humanos se encuentran las algas marinas que se consumen en ciertos países costeros. Otras algas útiles son las que producen el agar, una sustancia gelatinosa rica en nutrientes que se utiliza para cultivar bacterias, hongos y tejidos de otros organismos en estudios científicos. Por otro lado, uno de los grandes impactos que tienen los protistas sobre los humanos es que algunos son patógenos, es decir, son causantes de enfermedades. Por lo general, estos protistas patógenos presentan unos ciclos de vida muy complejos como es el caso de Plasmodium vivax, Trypanosoma cruzi o Leishmania colombiensis, lo que ha hecho complicado encontrar un tratamiento efectivo contra las enfermedades que causan: la malaria, la enfermedad de Chagas y la leishmaniasis, respectivamente.

Esta es una ameba con varios pseudópodos dirigidos hacia distintas direcciones. ©

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A

7.3.2 Hongos Los hongos conforman el reino Fungi. En un principio eran considerados parte del reino Vegetal, pero a diferencia de las plantas, los hongos son incapaces de realizar fotosíntesis. Ahora se sabe que tienen un origen diferente y que comparten un ancestro más cercano con los animales que con las plantas.

B

7.3.2.1 Características de los hongos Los hongos son organismos heterótrofos, o sea que deben obtener su energía y nutrientes a partir de compuestos sintetizados por otros organismos. La mayoría de las especies son saprófitas, porque se nutren de desechos o residuos orgánicos descomponiéndolos, y algunas son parásitas. La incorporación de nutrientes la realizan por absorción, es decir, secretando enzimas digestivas sobre o dentro de la materia orgánica y tomando los productos desintegrados a través de su membrana celular.

C

A medida que se alimentan, los hongos aumentan de tamaño alargando sus hifas y así pueden ocupar extensas áreas, mientras encuentren alimento y buenas condiciones ambientales. Crecen en el suelo, en el agua, en las plantas y los animales. Muchos son resistentes al frío. Son, junto con las bacterias, los principales descomponedores de los ecosistemas.

Los cuerpos fructíferos de los hongos se ven como una sombrilla (A), una copa (B) o como orejas horizontales (C), también llamados repisas.

Las células de los hongos tienen una pared celular hecha de quitina, un carbohidrato muy resistente y que además está presente en algunos animales. Algunas especies de hongos son unicelulares y, en el caso de las especies multicelulares, su cuerpo está formado por un micelio, que es una red de células que forman filamentos muy finos llamados hifas. El micelio crece dentro de la fuente de alimento del hongo y, en algunos grupos y bajo condiciones adecuadas, forma el órgano de reproducción sexual llamado cuerpo fructífero que es la estructura visible comúnmente llamada “hongo”. Esta suele tener forma de sombrilla, copa o repisa. El micelio también produce estructuras resistentes para la reproducción asexual llamadas esporas. 7.3.2.2 Clasificación de los hongos Los hongos se clasifican en cuatro filos definidos por características citológicas, por la forma de sus estructuras reproductivas y similitudes en su ADN. Para facilitar su estudio aquí los clasificaremos artificialmente por su forma de vida. De acuerdo con esta los clasificaremos en saprófitos, mutualistas y parásitos.

Saprófitos

Son los hongos que crecen sobre materia muerta y la descomponen. Su función es esencial para el reciclaje de nutrientes en las cadenas alimenticias.

Mutualistas

Son los que se asocian con organismos de otras especies para aprovechar recursos que no podrían aprovechar por sí mismos. Un ejemplo de este tipo de asociación son los líquenes, que se forman cuando un hongo se une con una bacteria fotosintetizadora o un alga. Los líquenes son capaces de crecer sobre lugares como las rocas desnudas, a diferencia de los hongos y de las bacterias por separado. Otra gran asociación llamada micorriza ocurre entre los hongos y las raíces de la mayoría de las plantas. Los hongos envuelven o penetran las raíces de las plantas y les ayudan a absorber agua y nutrientes a la vez que se aprovechan de los azúcares que estas fabrican. La asociación puede ser vital para el crecimiento de las plantas.

Parásitos

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Son los que viven a expensas de los tejidos o nutrientes de los cuerpos de las plantas y los animales, causándoles problemas de salud.

©

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Componente Procesos biológicos

Los seres humanos y sus relaciones con los hongos

7.3.2.3

Los hongos producen una gran variedad de sustancias químicas como parte de su actividad digestiva y por la competencia que sostienen por el espacio con los microorganismos. Esas sustancias pueden tener efectos positivos o negativos sobre otros seres vivos, y afectar directa o indirectamente a los seres humanos. Hongos benéficos Son muchas las utilidades que obtenemos de los hongos, tanto en nuestra alimentación como en el cuidado y la protección de nuestro cuerpo: Entre los hongos benéficos encontramos los comestibles. En la cultura europea

es muy común la recolección de hongos comestibles en los bosques donde crecen en forma abundante. El cultivo de los hongos es difícil debido a que necesitan condiciones ambientales particulares y no es bien conocida su reproducción. Sin embargo, algunos hongos como los champiñones se cultivan a nivel industrial desde hace muchos años.

Actualidad científica Recientemente se descubrió que un hongo es capaz de degradar el plástico. Este hongo crece en los troncos de algunos árboles amazónicos sin causarles daño. Fue descubierto por estudiantes de una universidad estadounidense, quienes continúan analizando la capacidad recicladora de este organismo.

Otros hongos importantes para la alimentación son las levaduras, hongos unice-

lulares que obtienen energía de los alimentos mediante fermentación. El uso de levaduras en la preparación de alimentos, como el pan, trae muchos beneficios porque los enriquece en nutrientes, evita el crecimiento de microorganismos que los pueden dañar y hace que se cocinen más rápido.

En el sector de la salud es muy importante el cultivo de un hongo del género Peni-

cillium que produce la penicilina. Esta sustancia es antibiótica, es decir, que mata o impide el crecimiento de bacterias y se usa para curar infecciones bacterianas.

Hongos peligrosos La costumbre de comer hongos silvestres implica correr un gran riesgo si no se conocen bien las características de cada especie. Algunos hongos, que pueden parecerse a los hongos comestibles, producen sus-

tancias tóxicas que causan envenenamiento. El daño puede ser leve, grave o fatal dependiendo de la especie ingerida y el tiempo que tarde la persona envenenada en recibir atención médica.

Los envenenamientos también suelen ocurrir por confundir el hongo venenoso

con uno alucinógeno, es decir, uno que altera la comunicación entre el cerebro y los órganos de los sentidos y que, al tergiversar la percepción de las cosas, produce una alucinación. Los efectos alucinógenos de los hongos son utilizados en algunas culturas como parte de sus prácticas religiosas.

Otros hongos que amenazan la salud son los que crecen en los almacenes de

alimentos, como el del arroz. Existen especies que, bajo ciertas condiciones, producen sustancias tóxicas que causan cáncer de hígado. Otras pueden producir la muerte repentina en animales de granja. Por esa razón es muy importante el aseo de las bodegas de alimentos.

También hay hongos que son parásitos del ser humano y causan enfermedades

como el pie de atleta. Estos hongos parasitan la piel, por ello se denominan dermatofitos, y a la infección se le denomina micosis. Las micosis pueden ser superficiales cuando afectan la piel pero, en ocasiones, pueden ser profundas y el hongo puede llegar a parasitar hasta los huesos.

Los hongos que descomponen estas naranjas pertenecen al género Penicillium. Ese género incluye especies que producen la penicilina, que se usa para curar infecciones. Otras especies de Penicillium pueden causar intoxicaciones. ©

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87

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Competencias científicas

1

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Lee y completa el mapa conceptual. Las células de los seres vivos

3

pueden ser

se presentan en

Dominio

6

4

Procariotas

C O M P E T E N C I A S

se presentan en

Dominio Eukarya

Dominio

que se divide en

5

Fungi

4 Observa la imagen y, con base en ella, realiza

2 Completa la siguiente tabla. Grupo Bacterias en general Protistas

las actividades 5 a 7.

Alimentación Reproducción

El árbol de la vida Tiempo presente Archaea

Autótrofa y heterótrofa

Bacteria

Eukarya

Sexual y asexual

Hongos Unicelular y multicelular

3 Completa el crucigrama con ayuda de las pistas.

1. Ser vivo antiguo que dio origen a una variedad de organismos presentes en la actualidad. 2. Intercambio de material genético que no implica un aumento en el número de individuos. 3. Estructura resistente que forman las bacterias cuando encuentran condiciones ambientales difíciles. 4. Conjunto de organismos unicelulares fotosintéticos que viven en ambientes acuáticos. 5. Nombre que recibe el conjunto de hifas de un hongo. 6. Ser vivo que vive dentro de otro y le causa daño.

88

2

Hace 3.000 millones de años

Hace 2.000 millones de años

5 Señala, en el dibujo, la posición que ocuparía el primer ser vivo que existió en la Tierra.

6 Marca, con una 3, la rama del dominio al que pertenecen los seres humanos.

7 Responde, en tu cuaderno, ¿hace cuánto tiempo vivió el ancestro común de todos los seres vivos actuales?

8 Marca, con una 7, las características de los endosimbiontes.

No tienen ADN. Realizan la fotosíntesis. Encierran en su interior a otros organismos. Son heterótrofos.

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Identificar •

Indagar •

9 Observa estas gráficas que representan el

crecimiento de poblaciones bacterianas. Con base en ellas, realiza las actividades 10 y 11.

Comunicar •

Trabajar en equipo

Desarrollo compromisos personales y sociales

ARGUMENTO 12 Lee la siguiente información y responde las

256 Número de bacterias

Explicar •

preguntas del punto 13.

64 16 4 0 0

1

2

3

4

5

Número de generaciones

Número de bacterias

64 16 4 0

0

1

2

3

4

5

Número de generaciones

Número de bacterias

16 4 0

13 Responde: 0

1

2

3

4

Número de generaciones

10 Marca, con una 7, el gráfico que representa correctamente el crecimiento de una población de bacterias en condiciones favorables.

11 Responde: ¿Cuántas bacterias se producen al cabo de una generación en condiciones favorables partiendo de dos bacterias? ¿Qué se quiere decir cuando se afirma que el crecimiento de una población de bacterias se realiza en condiciones favorables?

Los protistas y las bacterias forman parte del plancton o conjunto de los organismos más pequeños del mar, al que también pertenecen las larvas y los huevos de muchos animales marinos. El plancton sirve de alimento a animales pequeños como los peces y a animales grandes como la ballena rorcual. El plancton se encuentra en peligro ya que es muy sensible a la radiación ultravioleta que proviene del Sol, de la cual nos protege la capa de ozono. Pero el uso de aerosoles destruye la capa de ozono, exponiendo a los protistas a condiciones ambientales que dificultan su supervivencia.

¿Consideras que el uso de aerosoles puede afectar indirectamente tu supervivencia? Explica. ¿Será posible que escasee el alimento si el agujero de la capa de ozono continúa expandiéndose? ¿Por qué? ¿Para qué necesitamos usar aerosoles? ¿Podemos prescindir del uso de los aerosoles? Explica tu respuesta.

PROPONGO 14 Elabora un plegable sobre la importancia de cuidar la capa de ozono y las consecuencias que conlleva el hecho de no cuidarla.

Explica el plegable a tus compañeros y elige con ellos los mejores plegables para explicarlos en otros cursos. ©

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Entorno vivo

8.

Plantas y animales Las plantas y los animales son organismos pluricelulares, formados por células eucariotas que se organizan en tejidos, órganos y sistemas. La división del trabajo entre estos sistemas les permite a los animales y las plantas aprovechar los recursos del ambiente, lo que les ha otorgado la posibilidad de colonizar todo tipo de hábitats.

8.1

Características de las plantas

Ampliación multimedia

Las plantas son organismos autótrofos, es decir que aprovechan la energía solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en azúcares mediante el proceso de fotosíntesis. La pared de las células vegetales está formada por celulosa, una molécula insoluble en el agua, conformada por miles de unidades de glucosa. Otra característica única de las plantas es la cutícula, una capa exterior impermeable presente en las superficies de células de la epidermis, que las protege de la pérdida de agua. Las plantas pueden reproducirse sexual y asexualmente. Según la presencia de tejidos vasculares, las plantas se clasifican en plantas no vasculares y en plantas vasculares.

La pared celular les confiere a las plantas su rigidez característica.

8.1.1 Plantas no vasculares Las plantas no vasculares o briofitas carecen de tejidos de conducción. El transporte del agua y los nutrientes se realiza por difusión entre célula y célula. Se adhieren al suelo o las rocas mediante estructuras llamadas rizoides, similares a raíces pero no especializadas para absorber. El resto de la planta está formado por pequeñas hojas verdes llamadas filoides. El agua es básica para la reproducción de estas plantas, ya que los gametos masculinos son móviles y necesitan nadar hasta el gameto femenino para realizar la fecundación y formar el cigoto. Los musgos, las hepáticas y los antoceros pertenecen a la división briophyta. 8.1.2 Plantas vasculares Las plantas vasculares poseen tejidos de conducción y su rigidez permite que alcancen mayor altura. Se clasifican en: plantas sin semillas y plantas con semilla.

Los frondes son hojas de gran tamaño, frecuentemente compuestas, y poseen una venación muy desarrollada.

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8.1.2.1 Plantas sin semillas Las plantas sin semilla o pteridofitas son plantas con tejidos de conducción rudimentarios, que requieren un hábitat húmedo para completar su ciclo de vida, porque al igual que en los briofitos, los gametos masculinos son móviles y requieren de una película de agua para poder nadar hasta el gameto femenino. A este grupo de plantas pertenecen los licopodios, equisetos y, los más reconocidos, los helechos. Los helechos se caracterizan porque sus raíces son sencillas y sus tallos poco rígidos, por eso suelen crecer en lugares de poco viento. Sus hojas reciben el nombre de frondes que son estructuras aplanadas, compuestas y de gran tamaño. En el revés de los frondes de muchas especies de helechos existen unas estructuras en forma de sacos redondeados de color oscuro y que reciben el nombre de soros, que tienen la función de formar las esporas: estructuras reproductivas dentro del ciclo vital de un helecho.

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Componente Procesos biológicos Actividad

8.1.2.2 Plantas con semilla Las plantas con semilla son el grupo de plantas más representativo y numeroso en la actualidad. Se caracterizan porque forman una semilla; una estructura que provee al embrión alimento y protección y porque su órgano reproductor masculino produce el polen; estructuras diminutas que portan los gametos masculinos y que tienen la ventaja de ser esparcidas por el viento, el agua o por animales que las transportan. Las plantas vasculares con semilla se clasifican en dos grandes grupos: gimnospermas y angiospermas. Gimnospermas Las gimnospermas se caracterizan porque sus semillas no se forman en un ovario cerrado y porque el ovario que poseen no da origen a un fruto. En este caso, las semillas se encuentran expuestas en las estructuras reproductivas femeninas que se conocen con el nombre de conos, de allí el nombre de coníferas. Las gimnospermas son plantas leñosas, casi siempre arbóreas y algunas veces con forma de arbusto o de palmera. Sus órganos reproductores son sencillos y poco llamativos, y su polinización ocurre, por lo general, con ayuda del viento. Hoy en día estas plantas están principalmente representadas por los pinos, los cipreses y la araucaria, entre otros.

Lexicón Angiosperma: palabra que se deriva de las raíces griegas angeion que significa “vaso” y sperma que significa “semilla”. Quiere decir semilla envuelta. Gimnosperma: palabra que se deriva de las raíces griegas gymnos que significa “desnudo” y sperma que significa “semilla”. Quiere decir semilla desnuda.

Angiospermas Las angiospermas son plantas que han desarrollado una estructura muy particular denominada flor, de ahí que también se les conozca con el nombre de plantas con flores. La flor es un órgano reproductivo muy complejo conformado por estructuras productoras de gametos masculinos y femeninos, y por los pétalos y los sépalos que le confieren su forma y tamaño. Cada planta nace de una semilla y, cuando es adulta, forma flores que producen gametos sexuales. El gameto masculino se encuentra dentro del polen y viaja hasta los gametos femeninos utilizando diferentes medios. Este proceso se conoce como polinización y da como resultado la formación de semillas a partir de los óvulos fecundados. El ovario, con los óvulos fecundados en su interior, se transforma en el fruto.

Plantas extremas

Los frutos, además de proteger las semillas, sirven como mecanismos de dispersión, es decir, que permiten que los descendientes de la planta puedan llegar y colonizar nuevos espacios. En este proceso también es muy importante la relación de la planta con los animales ya que muchos se alimentan del fruto pero no digieren las semillas sino que las eliminan en las heces. La relación de las angiospermas con distintos animales tanto para la polinización como para la dispersión ha hecho de estas plantas el grupo más exitoso y, actualmente, el más diverso del reino. 8.1.3 Los

seres humanos y sus relaciones con las plantas

Las plantas nos ofrecen innumerables beneficios como por ejemplo la obtención de alimentos, oxígeno para respirar, fibras, medicinas, materiales de construcción, ornamentación, entre otros. Algunas plantas representan un peligro para el ser humano dependiendo de cómo se consuman. Por ejemplo, la amapola produce un látex o sustancia lechosa de la cual se obtienen distintos compuestos, algunos de uso medicinal como la morfina y otros como el opio, que es una sustancia que deteriora la calidad de vida de las personas que la consumen en forma adictiva.

Las secuoyas son los árboles más altos del mundo, superan los 100 metros de altura. La edad de algunas secuoyas se calcula entre 2.000 y 3.000 años. Son coníferas y viven en bosques de Norteamérica. ©

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Características de los animales

Conocidos con el nombre de pulgas de agua estos organismos, llamados Daphnia, hacen parte del plancton de todos los ecosistemas acuáticos. Muchas personas no los reconocen como animales.

8.2 Los animales son organismos heterótrofos pluricelulares que ingieren a otros organismos o alguna parte de ellos. Se caracterizan porque son móviles en, por lo menos, una etapa de su ciclo de vida. Se reproducen sexualmente y en ocasiones, en los animales más sencillos, asexualmente. Sus células carecen de pared celular y presentan otras características citológicas y moleculares que indican que el reino Animal es un grupo natural. El ancestro común de todos los animales pudo ser un organismo colonial, es decir, formado por muchas células que trabajaban en equipo cumpliendo tareas distintas. Según esta teoría, los integrantes de aquella colonia eran protistas heterótrofos flagelados, es decir, capaces de desplazarse en busca de alimento. En el reino Animalia hay una inmensa diversidad de formas y comportamientos asociados con las funciones de nutrición y relación. Los animales han evolucionado, adaptándose a muchos hábitats y explotando varios nichos gracias a una de las características más sorprendentes de los animales: la evolución de células especializadas, denominadas neuronas, que han permitido que la función de relación sea una de las más complejas en comparación con la de los demás reinos. La función de relación en los animales les faculta para alimentarse de manera segura con acciones como escoger el mejor momento del día, vigilar su alrededor para detectar amenazas, defenderse o huir ante ataques de otros animales, entre muchas otras. 8.2.1 Sistemas anatómicos de los animales En el interior del cuerpo, la mayoría de los animales presentan sistemas especiales para cumplir sus funciones vitales. Estos se ilustran a continuación:

Muscular Mover el cuerpo.

Circulatorio Transportar nutrientes, desechos y gases por todo el cuerpo.

Endocrino Coordinar el funcionamiento de los demás sistemas.

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Integumentario Aislar el medio interno del externo.

Nervioso Captar estímulos y emitir respuestas a ellos.

Esquelético Sostener el cuerpo y proteger los órganos.

Digestivo Nutrir al cuerpo: ingerir y digerir alimentos, absorber nutrientes, eliminar residuos.

Respiratorio Intercambiar el dióxido de carbono producido durante la respiración celular por el oxígeno que se necesita para liberar la energía de los alimentos. Linfático Defender al cuerpo de las infecciones.

Reproductor Producir descendientes.

Excretor Eliminar desechos de la actividad celular.

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Componente Procesos biológicos 8.2.2 Clasificación de los animales La clasificación de los animales se ha establecido de acuerdo con dos criterios principales: el plano corporal y el desarrollo embrionario. El plano corporal hace referencia a la simetría, es decir, que hay una distribución equilibrada de aquellas partes del cuerpo que se encuentran distribuidas en pares. A excepción de las esponjas, que carecen de un plano simétrico, los demás animales presentan simetría radial o simetría bilateral. Dorsal

Dorsal Posterior Anterior

Ventral

Interpreto

Ventral Plano simétrico bilateral Hace referencia a que el cuerpo del animal puede dividirse en dos partes iguales: izquierda y derecha más o menos equitativas a lo largo de un eje principal. Los animales con simetría bilateral han desarrollado una cabeza, lo que significa que existe una concentración de células sensoriales y nervios en una sola parte del cuerpo y que se encargan de responder más eficientemente a los estímulos ambientales. Ejemplos de simetría bilateral los encontramos en animales tan diversos como los sapos, las tortugas, las gallinas y los ratones.

Observa las siguientes gráficas. Plano simétrico radial Hace referencia a que el cuerpo del animal está organizado en torno a un eje principal, como los rayos de una rueda de bicicleta. Por eso cualquier plano que pase por el centro del animal divide al organismo en mitades aproximadamente iguales. Los animales con simetría radial carecen de una cabeza bien definida, son acuáticos y el plano de su cuerpo les permite capturar alimento mientras nadan o se dirigen a ellos desde cualquier dirección. Ejemplos de simetría radial los encontramos en las medusas, los corales y las anémonas.

El desarrollo embrionario hace referencia a la formación y organización de las capas de células germinales que se originan en la división del cigoto y que dan forma a todos los tejidos, órganos y sistemas del cuerpo animal. Sin embargo, es común estudiar al reino dividiéndolo en dos grupos según el sistema esquelético que soporta el cuerpo: los invertebrados, en los cuales el esqueleto no es de carácter óseo, y los vertebrados que tienen un esqueleto conformado por tejido óseo y cuya médula espinal está protegida por la columna vertebral. Ampliación multimedia

8.2.2.1 Los animales invertebrados Los invertebrados constituyen un conjunto muy diverso al cual pertenece cerca del 95% de las especies animales del planeta. El grupo que más contribuye a esta suma es el de los insectos. Los invertebrados varían mucho en complejidad, algunos como las esponjas están formados por tejidos simples, y otros como los pulpos no solo tienen tejidos bien desarrollados, sino que poseen una gran inteligencia. En cuanto al movimiento es correcto afirmar que los que tienen simetría radial suelen ser lentos y los que tienen simetría bilateral son mucho más ágiles. Algunos como las anémonas carecen de movimiento cuando son adultos pero cuando son larvas se mueven para escoger el sitio donde pasarán el resto de su vida.

Porcentaje de moléculas en plantas y animales Agua 74%

Glúcidos 19%

Plantas

Lípidos 0,8%

Sales minerales 3,2%

Agua 60%

Proteínas 3,2%

Proteínas 16%

Animales

Glúcidos 0,6%

Lípidos 20%

Sales minerales 3,4%

Responde. ¿Qué diferencias básicas encuentras entre la composición molecular de las plantas y la de los animales? ¿A qué causas atribuyes estas diferencias? ©

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Recurso

Ampliación

Tus compromisos personales y sociales El problema: los loros y las guacamayas son apreciados como mascotas debido a su inteligencia y capacidad de hablar. Sin embargo, estas aves se reproducen lentamente, y sus poblaciones no pueden recuperarse rápidamente cuando un gran número de individuos son atrapados para ser vendidos. La solución: evita tener este tipo de mascotas y denuncia frente a las autoridades competentes casos de comercio con este u otro tipo de especies salvajes.

Peces

imprimible multimedia 8.2.2.2 Los animales vertebrados Los animales vertebrados son aquellos que poseen un esqueleto interno conformado por tejido óseo, que soporta el cuerpo y les permite alcanzar tamaños mayores a los de la mayoría de invertebrados. Debido a que su organización corporal es muy parecida a la nuestra, son los animales con los que más estamos familiarizados. Sus comportamientos son muy variados y complejos lo que se deriva de una estrecha relación entre los sistemas óseo, muscular y nervioso.

El cuerpo de la mayoría de los vertebrados está formado por la cabeza, el tronco y las extremidades. Estas han adoptado diferentes formas dependiendo de las presiones de selección. La cola, una estructura muy particular en los vertebrados, tiene gran importancia en su movimiento ya que les sirve para impulsarse o controlar el equilibrio, sin embargo, esta estructura también se ha modificado o ha desaparecido en algunos animales debido a procesos evolutivos, como en nuestro caso. Otra característica propia de los vertebrados es la existencia de una mandíbula que facilita el proceso de ingestión del alimento. Los vertebrados se dividen en cinco clases, cuyas características se presentan en la siguiente tabla. Anfibios

Reptiles

Aves

Mamíferos

Clase

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Principales grupos

Peces cartilaginosos: rayas y tiburones. Peces óseos: mojarra, sierra, atún.

Ranas, salamandras, cecilias.

Tortugas, cocodrilos, lagartijas y culebras.

Águilas, loros, tucanes.

Monotremas, marsupiales, placentarios.

Hábitat

Acuáticos

Acuáticos y terrestres en ambientes húmedos.

Acuáticos y terrestres.

Terrestres, voladoras, algunas acuáticas.

Terrestres, algunos acuáticos.

Cubierta de la piel

Escamas

Ninguna

Escamas

Plumas

Pelo

Órgano respiratorio

Branquias

Piel y pulmones.

Pulmones

Pulmones

Pulmones

Temperatura corporal

Varía de acuerdo con la temperatura del medio.

Fluctúa de acuerdo con la del medio.

Fluctúa de acuerdo con la del medio.

La mantienen La mantienen estable, a pesar de los estable a pesar de los cambios del medio. cambios del medio.

Desarrollo embrionario

Huevos sin cubierta.

Huevos sin cubierta.

Huevos protegidos por una cubierta.

Huevos protegidos por una cubierta.

Embrión protegido dentro de la madre.

Corazón

Dividido en dos cavidades.

Dividido en tres cavidades.

Dividido en tres cavidades.

Dividido en cuatro cavidades.

Dividido en cuatro cavidades.

Característica principal

Cuerpo aplanado y aletas para nadar.

Piel desnuda.

Piel cubierta por escamas.

Alas, plumas, pico.

Alimentan a sus crías con leche producida en las glándulas mamarias.

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Componente Procesos biológicos

8.2.3

Los seres humanos y sus relaciones con otros animales

Ampliación multimedia

Galería de imágenes

A diferencia de los demás animales, los seres humanos podemos transformar profundamente el entorno para satisfacer nuestras necesidades y deseos. Esta diferencia marca la relación que tenemos con otros animales pues muchas veces quedan indefensos ante nuestras acciones. Esto nos da la gran responsabilidad de respetarlos sin importar si son útiles o no, y de buscar la manera de relacionarnos con ellos sin perjudicarlos. 8.2.3.1 Animales benéficos El primer beneficio que nos dan los animales es el alimento. Una parte de la carne que consumimos proviene de granjas y otra de los ambientes silvestres, como el mar. Ese es el hábitat del atún de aleta azul, uno de los peces más consumidos en todo el mundo. Los atunes son animales veloces y voraces que pueden crecer hasta dos metros de longitud y pesar 250 kilogramos. El sabor de su carne es muy apreciado en todo el mundo y por eso hay grandes compañías dedicadas a la pesca y venta de atún. Por desgracia la pesca excesiva ha disminuido el número de individuos y ha puesto a esta especie en peligro de extinción. Algunos animales nos prestan beneficios indirectamente. Un ejemplo son las abejas. Aunque son más conocidas por producir miel y cera, la mayoría de abejas prestan un servicio que pocos conocen: la polinización de los cultivos. Muchas plantas como el tomate, la granadilla, la piña, el café son polinizadas por abejas.

Esta abeja está cubierta de granos de polen. Cerca del 90% de las especies de angiospermas son polinizadas por insectos.

Es importante que los cultivos estén rodeados por áreas de vegetación natural para que las abejas silvestres tengan dónde refugiarse y reproducirse. La pérdida del hábitat ha disminuido las poblaciones de abejas en todo el mundo. 8.2.3.2 Animales que pueden ser peligrosos Entre los animales que representan peligro para la salud humana se encuentran los de vida parásita. Uno de los más comunes es la tenia, un invertebrado platelminto. Su cuerpo parece una cinta dividida en segmentos cortos. No tiene tracto digestivo pues se alimenta de los nutrientes procesados por el sistema digestivo del hospedero. En la cabeza tiene unos ganchos que sirven para sujetarse a la pared del intestino; por el otro extremo desprende sus segmentos llenos de huevos, que salen al exterior con las heces. Las tenias inmaduras viven en los músculos de los cerdos y llegan a las personas cuando estas comen carne que no ha sido cocinada durante el suficiente tiempo. Otros animales como las serpientes venenosas pueden atacarnos por accidente, mas no por una necesidad vital. Las serpientes son reptiles, sus colmillos son largos y sirven para inyectar el veneno, que es una mezcla de saliva con sustancias tóxicas que tienen distintos efectos sobre la presa: unas destruyen los tejidos y otras afectan el sistema nervioso. Los accidentes por mordedura ocurren cuando las personas se acercan mucho a la serpiente, quien se siente amenazada y muerde por instinto. Sin embargo, existen antídotos para combatir el efecto del veneno y salvar la vida de la víctima.

Estos son los colmillos de una serpiente venenosa. Nunca debes acercarte a una serpiente o culebra sin tener el conocimiento y la práctica adecuados. ©

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Competencias científicas

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Marca con una 7 los grupos de plantas que poseen cada una de las siguientes estructuras. Sigue el ejemplo.

Estructuras

C O M P E T E N C I A S

No vasculares

Vasculares Pteridofitas

Gimnospermas

Angiospermas

Cutícula

Los animales con simetría bilateral se caracterizan por presentar cefalización, que es la tendencia de los órganos sensoriales y el tejido nervioso a con­cen­trar­se en la región de la cabeza. Esta es la pri­me­ra parte del cuerpo que entra en contacto con el ambiente a medida que el animal se desplaza.

4 ¿Cuáles son los órganos de los sentidos? 5 ¿Cuál es el órgano que interpreta los estímu-

Cloroplastos

los que se perciben del exterior?

Pared celular Filoides

6 ¿Por qué es importante la cefalización para

Rizoides

los animales con simetría bilateral?

Gametos Xilema Floema

Frondes Soros Semilla Polen Flor Fruto

2 Explica en qué se diferencia cada par de conceptos.

Clorofila y cloroplasto. Rizoide y raíz. Soro y flor. Polen y semilla. Gimnosperma y angiosperma.

3 Lee la siguiente información. Con base en ella, responde las preguntas 4 a 6.

7 Redacta un párrafo en el que describas cómo caza un animal de tu elección. Menciona cuál o cuáles son los sentidos que permiten que dicho animal encuentre y atrape su presa.

8 Lee la siguiente información. Con base en ella, responde las preguntas 9 y 10.

Los rorcuales son una familia de ballenas que se alimentan de organismos microscópicos marinos. Para alimentarse de seres tan minúsculos, los rorcuales filtran el agua con las barbas que crecen a cada lado de su paladar. La siguiente gráfica representa el peso de los rorcuales según su especie. Peso en toneladas 150 125 100 75 50 25 0

Azul

Común Xibarte Norteño de Bryde Enano Especies de rorcual

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Identificar •

Indagar •

9 Marca con un ✔ la afirmación que es verdadera según el gráfico.

El rorcual de Bryde es más grande que el rorcual común. El rorcual xibarte pesa más de 50 toneladas.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

Desarrollo compromisos personales y sociales

15 La ruptura del equilibrio ecológico puede llevar a una especie a la extinción. ¿Qué responsabilidad tiene la especie humana en la situación actual del rorcual azul?

10 Si la cantidad de plancton que consume un

rorcual es proporcional a su peso, ¿cuántos rorcuales norteños comerían con lo que come un rorcual azul? Marca la respuesta con una 7. De uno a seis. De siete a 14. Más de ocho.

ARGUMENTO 11 Lee el siguiente texto. Con base en él responde las preguntas 12 a 15.

En el siglo pasado, la población de rorcuales azules pasó de tener 200.000 a menos de 6.000 individuos a causa de su caza indiscriminada para la obtención de aceite y carne. En ausencia de los rorcuales azules, crecieron las poblaciones de otras especies que comen plancton. En consecuencia, actualmente hay menos alimento disponible para los rorcuales y por eso los científicos piensan que, aunque la caza se detuviera totalmente, la población no volvería a su tamaño inicial. Por desgracia, la caza continúa.

12 ¿Qué papel cumplen el rorcual azul y los seres

hu­manos en la red trófica: productores, consumidores o descomponedores? Explica.

16 Lee la siguiente información. Con base en ella, responde las preguntas 17 a 20.

Hoy en día los libros pueden presentarse en dos formatos: impresos o digitalizados. El libro impreso utiliza papel que se obtiene, en la mayoría de los casos, de árboles cultivados para tal fin. Los libros digitales son archivos electrónicos que solo pueden ser leídos en equipos computarizados. Sea cual sea el formato, ambos tienen ventajas y desventajas para la conservación del ambiente.

17 Según tu opinión, ¿cuáles serían las ven-

tajas y las desventajas de cada uno de los formatos?

18 ¿Piensas que el formato digital remplazará en un futuro el formato impreso?

19 ¿Qué estrategias puedes proponer para mitigar el impacto sobre el ambiente de cada uno de estos formatos?

PROPONGO

13 ¿El plancton marino es un alimento limitado

20 Elabora un folleto que contenga informa-

14 ¿Podrá continuar la caza de rorcuales azules

21 Organiza con tus compañeros una jornada

o ilimitado? Explica por qué.

durante muchos siglos más? Explica tu respuesta.

ción sobre las propiedades curativas de una planta. Incluye fotos, recetas y los efectos que produce sobre el cuerpo. de siembra de plantas ornamentales. Coloquen alrededor de cada planta una cerca de pita para protegerla mientras crece. ©

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SOY CIENTÍFICO NATURAL Observen cómo se forman las microesferas y comparen su apariencia con la de sus células Preguntas problematizadoras

Objetivos 1. Obtener microesferas a partir de aminoácidos y comparar su estructura con la de las células vivas. 2. Desarrollar habilidades y destrezas para realizar experimentos.

¿Qué son las microesferas? ¿Pudo el origen de la vida estar relacionado con la formación de microesferas? ¿En qué son similares las microesferas y las células? ¿En qué se diferencian?

Conceptos clave Origen de la vida, microesferas, aminoácidos, protenoides, células.

En este laboratorio, podrán comprobar una explicación científica acerca de cómo la vida pudo originarse a partir de algo similar a unas sencillas microesferas, formadas a partir del calentamiento de aminoácidos.

Materiales Gafas de seguridad Bata de laboratorio Vaso de precipitados de 500 mL 2 planchas de calentamiento. 2 Erlenmeyer de 125 mL Soporte universal con pinza Balanza Ácido aspártico Ácido glutámico Glicina Agitador de vidrio Pinzas de agarre Temporizador Solución de NaCl al 1% Gotero 2 portaobjetos y 2 cubreobjetos 1 hisopo de algodón Microscopio Solución de NaOH al 1% Azul de metileno

Procedimiento

Metodología de trabajo En grupos

1. Llenen el vaso de precipitados de 500 mL con agua hasta la mitad y caliéntenla en una de las planchas. 2. Mientras esperan que el agua se caliente, tomen uno de los Erlenmeyer de 125 mL y adiciónenle 1 g de cada uno de los siguientes aminoácidos: ácido aspártico, ácido glutámico y glicina. Mézclenlos utilizando el agitador de vidrio. 3. En el momento en que el agua del vaso de precipitados empiece a hervir, coloquen cuidadosamente el Erlenmeyer con la mezcla de aminoácidos dentro del agua caliente (baño María) y sujétenlo al soporte universal con la pinza.

9 8 Acción de pensamiento: observo fenómenos específicos.

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Me aproximo al conocimiento como científico natural 4. Cuando la mezcla de aminoácidos se haya calentado por 20 minutos, midan 10 mL de la solución de NaCl al 1% y viértanla dentro del segundo Erlenmeyer y calienten directamente en la plancha.

1. ¿Para qué fue calentada la solución de NaCl y aminoácidos en el paso 6?

5. Cuando la solución de NaCl empiece a hervir, utilicen las pinzas de agarre para mover el Erlenmeyer con la solución de la plancha de calentamiento y viértanla lentamente sobre la mezcla de aminoácidos.

2. Sugieran algunas explicaciones acerca de la formación de las microesferas.

6. Dejen por 30 segundos más la mezcla de los aminoácidos con la solución de NaCl en el vaso de precipitados. 7. Remuevan la solución de aminoácidos y NaCl del baño María y déjenla enfriar por 10 minutos.

Análisis de resultados

3. ¿Qué observaron cuando se agregó a la muestra una gota de la solución de NaOH para variar la acidez en el paso 10?

8. Usen el gotero para colocar una gota de la solución sobre el portaobjetos y cubran la gota con el cubreobjetos. 9. Coloquen el portaobjetos con la muestra en el microscopio. Observen la muestra utilizando las diferentes lentes hasta que logren diferenciar unas pequeñas estructuras con forma de esfera. En una hoja elaboren un dibujo de lo que observan. 10. Coloquen, al borde del cubreobjetos, una gota de solución de NaOH al 1% para variar la acidez de la solución. Observen y describan qué sucede con las microesferas. 11. Masajeen suavemente con el hisopo la cara interna de la mejilla de un compañero. Pasen tres veces el hisopo por una laminilla portaobjetos limpia. Adicionen a la lámina una gota de azul de metileno y agiten hasta que la laminilla se seque. Observen a través del microscopio y realicen dibujos de lo observado. Resultados 12. Elaboren en su cuaderno una tabla similar a la que se muestra a continuación y diligéncienla. Comparación entre las microesferas y las células observadas Microesferas Células

Aspectos en común Aspectos diferentes

13. Limpien los materiales y el área de trabajo. Laven sus manos antes de dejar el laboratorio.

Conclusiones 1. Comparen las microesferas con las células vivientes.

2. ¿Qué características se observan en las microesferas que permiten considerarlas como antecesoras de las primeras células?

3. ¿Cómo podrían las condiciones que se han creado en el laboratorio ser más similares a las que se cree que existieron cuando la vida surgió en la Tierra?

Profundiza Escriban una pregunta que pueda servir como punto de partida para una nueva investigación. Se les sugieren las siguientes: ¿Qué podría pasar si durante el montaje experimental expusieran la solución de aminoácidos y NaCl a una mayor temperatura? ¿Y qué pasaría si se sometiera a una menor temperatura? ¿Cómo podrían calcular la temperatura adecuada para lograr un óptimo desarrollo del experimento? ¿Piensan que este experimento podría funcionar con otra sustancia diferente a los aminoácidos? ¿Con cuál propondrían trabajar? ¿Por qué? ©

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2

Nutrición El contexto

Entorno vivo

Tu plan de trabajo… Reconocer cuáles son las funciones vitales. Explicar la función de nutrición. Establecer la relación entre la función de nutrición y la de circulación. Describir cómo se realiza la incorporación y el trans­ porte de nutrientes en los seres vivos.

La situación actual

Encuentra en tu Evaluaciones: 3 De desempeño

3 Prueba Saber

6 Multimedia

1 Audio

1 Galería

5 Imprimibles

5 Actividades

6 Enlaces web

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El consumo de tierra y arcilla, conocido con el nombre de geofagia, es muy común en los mamíferos herbívoros alrededor del mundo. Incluso se han reportado casos de algunas poblaciones humanas que consumen con frecuencia estas sustancias. En aves, este comportamiento ha sido poco estudiado, pero recientes investigaciones realizadas por ornitólogos en la selva del Amazonas, han empezado a documentarlo con base en estudios de poblaciones de loros y guacamayas de la región.

Los investigadores buscan las explicaciones de por qué estas aves consumen arcilla en su dieta. Para ello, se han planteado diversas hipótesis como, por ejemplo, que el consumo de las partículas de arcilla mejora sus procesos de digestión, que la arcilla suple algunas necesidades nutricionales que no les brinda su dieta normal o que les ayuda a minimizar los efectos de sustancias tóxicas presentes en algunas de las semillas que consumen.

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Galería de imágenes

Audio

Ubica en el tiempo el estudio de la nutrición Pregunta problematizadora ¿Cómo podemos comprobar que el consumo de sustancias inorgánicas contribuye a mejorar los procesos de nutrición en organismos heterótrofos? Comprendiendo qué son las funciones vitales. Por ello, aprenderás a

explicar qué son y cuáles son las funciones vitales.

Reconociendo la importancia de la función de nutrición. Para ello,

conocerás en qué consiste el proceso de nutrición y cuál es su importancia para los seres vivos.

Comparando los procesos de incorporación y de transporte de

nutrientes en los diferentes reinos. Por ello, explicarás cada una de las etapas que ocurren para llevar a cabo estos procesos.

Formulando explicaciones para comprender situaciones reales o

hipotéticas. Por ello, aprenderás a aplicar los conocimientos que has adquirido en la comprensión de algunas particularidades de la función de nutrición en ciertos grupos de seres vivos.

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Anaxágoras Declara que la comida es absorbida por el cuerpo humano y que contiene componentes generativos. Galeno Hace una vivisección de corazón y analiza el flujo de la sangre a través de sus cavidades. Andreas Cesalpino Acuña el término “circulación” para referirse al movimiento continuo de la sangre. George Fordyce Reconoce que el calcio es necesario para la supervivencia de las aves de corral.

475 a. C. 384 a. C. 150 1500 1560 1770 1790 1900

Aristóteles Sostiene la idea de que el corazón es el origen de la sangre, de los vasos sanguíneos y de un calor “especial” que mantiene su latido. Leonardo da Vinci Compara el metabolismo con una vela ardiendo. Antoine Lavoisier Demuestra que la oxidación de los alimentos es la fuente del calor corporal. Von Voit y Ru y Rubner Miden el gasto energético calórico en diferentes especies de animales, aplicando los principios de la física en la nutrición.

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Entorno vivo

1.

Funciones vitales

Recurso imprimible

Enlace web

Las funciones vitales son todas aquellas actividades que realizan los seres vivos que son indispensables para su mantenimiento, las cuales les permiten crecer, desarrollarse, relacionarse con su entorno natural, interactuar con otros seres vivos, adaptarse al medio en el que se encuentran y dar origen a otros seres vivos, garantizando con ello su supervivencia. A

Las funciones vitales permiten en los seres vivos: La autoconservación. Los seres vivos tienen la capacidad de obtener materia y energía del entorno, la cual transforman, por medio de reacciones químicas que ocurren en el interior de sus células, conocidas en conjunto con el nombre de reac­ ciones metabólicas. La capacidad de responder a estímulos del medio. Los seres vivos son capaces de captar lo que ocurre en su ambiente interno, es decir, en su cuerpo, así como también en su ambiente externo, y de reaccionar frente a ello.

El mono capuchino (A), habitante de la sierra de la Macarena, es capaz de utilizar ramas a manera de palancas para abrir frutos y semillas.

La guaca, borugo o guartinajo (B), que habita en nuestras selvas, se reproduce una vez al año y su período de gestación dura entre 114 y 119 días. El agutí (C) es un roedor de nuestra selva tropical que se alimenta de frutos y semillas.

B

La autorregulación. Los seres vivos pueden detectar y responder a los cambios del medio que pueden afectar su equilibrio interno u homeostasis. Esto es funda­ mental para que los organismos puedan adaptarse a las cambiantes condiciones del medio en el que viven. El crecimiento. Las células de los seres vivos unicelulares crecen hasta alcanzar su máximo desarrollo. En organismos pluricelulares, además, las células se repro­ ducen, lo cual les permite crecer y desarrollarse por completo, hasta alcanzar las características propias de los individuos adultos de su especie. La reproducción: los seres vivos dan origen a otros seres con características simi­ lares. Este proceso es fundamental para el mantenimiento de la vida en el planeta, ya que de no ocurrir, las poblaciones podrían extinguirse. Para su estudio, clasificaremos las funciones vitales en tres grandes grupos que son: funciones de nutrición, funciones de reproducción y funciones de relación. Las funciones de nutrición abarcan todos los procesos biológicos que realizan los seres vivos para transformar la materia y la energía del medio que los rodea. Las funciones de relación abarcan todos los procesos biológicos que realizan los seres vivos para captar determinados cambios que se producen dentro o fuera de su cuerpo, y responder a ellos. Las funciones de reproducción abarcan todos los procesos biológicos que realizan los seres vivos para garantizar su permanencia como individuos en el planeta y, con ella, la permanencia de la especie. C

1 02 Acción de pensamiento: explico las funciones vitales a partir de la relación de los seres vivos con la nutrición.

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Componente Procesos biológicos

1.1

Función de nutrición

Ampliación multimedia

La nutrición hace referencia al conjunto de procesos que permiten a los seres vivos incorporar alimentos del medio y transformarlos para obtener de ellos los nutrientes que contienen y así adquirir la energía que requieren en la realización de sus funciones vitales, para reparar las partes celulares que se encuentran dañadas o deterioradas y para que su organismo pueda crecer y desarrollarse. Llamamos alimentos a todas aquellas sustancias que los seres vivos necesitan para llevar a cabo sus funciones vitales. Los alimentos contienen nutrientes, que son sustancias con una función directa o indirecta en las actividades celulares que ninguna otra sustancia puede desempeñar.

Importancia de la nutrición

1.2 La nutrición es un proceso vital para los seres vivos porque:

Ampliación multimedia

Las frutas son alimentos ricos en nutrientes esenciales como vitaminas y minerales.

Suple necesidades energéticas. Todas las actividades que realizan los seres vivos requieren de una gran cantidad de energía. Para obtener esta energía los organis­ mos deben incorporar permanentemente sustancias nutritivas a su cuerpo. Algu­ nos seres vivos son capaces de sintetizar o fabricar sus propios nutrientes a partir de sustancias simples. Estos se denominan autótrofos, por ejemplo las plantas, las algas y las cianobacterias. Otros llamados heterótrofos deben incorporar su alimento del exterior. Por ejemplo, los animales y los hongos. Permite reparar partes dañadas o deterioradas. La actividad de los seres vivos oca­ siona deterioro de algunas partes que deben reponerse o repararse. Esto es posible gracias a que la nutrición permite transformar los alimentos en materia prima para la construcción de proteínas y de otras sustancias que hacen parte de las células. Permite el crecimiento y el desarrollo de los individuos. La nutrición también provee la materia prima necesaria para que las células puedan crecer en los orga­ nismos unicelulares y para que las células puedan reproducirse, lo cual le permite al organismo crecer y desarrollarse por completo.

Tipos de nutrientes

1.3 Los nutrientes se pueden clasificar utilizando diversos criterios. Estudiaremos su importancia, la cantidad en la que se requieren y su composición química. 1.3.1 Según su importancia De acuerdo con la importancia, es decir, de lo vitales que resultan para el orga­ nismo, los nutrientes se clasifican en no esenciales y esenciales. Los nutrientes esenciales son fundamentales para el normal funcionamiento de los seres vivos y no pueden ser fabricados o sintetizados por el organismo, razón por la cual deben ser obtenidos del medio. Entre estos se encuentran algunos áci­ dos grasos, aminoácidos, vitaminas y minerales. Los nutrientes no esenciales no son imprescindibles para el funcionamiento del organismo y, en ciertos casos, pueden ser sintetizados a partir de otras sustancias e incluso a partir de nutrientes esenciales. Entre estos se encuentra la fibra vegetal. ©

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1 03

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1.3.2 Según la cantidad en la que se requieren De acuerdo con la cantidad en la que se requieren, los nutrientes se clasifican en macronutrientes y micronutrientes. Los macronutrientes son aquellos que se requieren en grandes cantidades dia­ riamente, ya que aportan la mayor parte de la energía metabólica del organismo. Pertenecen a este grupo las proteínas, los carbohidratos y los lípidos que son com­ ponentes estructurales y funcionales de todas las células. Los micronutrientes son aquellos que se requieren en pequeñas cantidades, ya que no aportan energía, pero son indispensables para que se lleven a cabo dife­ rentes procesos metabólicos y, en consecuencia, para su buen funcionamiento. Pertenecen a este grupo las vitaminas y los minerales. 1.3.3 Según su composición química De acuerdo con su composición química, los nutrientes se clasifican en moléculas inorgánicas y en biomoléculas o moléculas orgánicas. Las moléculas inorgánicas son aquellas que no sintetizan o fabrican los seres vivos, pero que son fundamentales para su funcionamiento. Por ejemplo, el agua y las sales minerales. Agua El agua es el componente más abundante de los seres vivos. Representa entre el 60 y el 80% de la masa corporal de una persona y desempeña un gran número de funciones: es el medio donde se producen las reacciones metabólicas, transporta sustancias, regula la temperatura corporal, etc. Aparte de la que bebemos pura, obtenemos agua de la mayoría de los alimentos que consumimos, fundamentalmente de frutas, verduras, leche y zumos. Sales minerales Las sales minerales son nutrientes que están formados por elementos no metálicos (como carbono, fósforo, cloro, etc.) unidos a elementos metálicos (como hierro, sodio, potasio, calcio, etc.), y que se incorporan al organismo con los alimentos. La mayoría realiza funciones reguladoras, es decir, promueve, inhibe o evita que se realicen ciertos procesos metabólicos. Algunas sales tienen funciones estructurales. Esto significa que son constituyentes de algunas partes del cuerpo como huesos y dientes. Están presentes en cantidades variables en todos los alimentos pero, principalmente, en las frutas y las verduras.

La sandía y el melón son frutas que contienen grandes cantidades de agua.

104

Las biomoléculas o moléculas orgánicas son fabricadas o sintetizadas por los seres vivos y su componente principal es el carbono. Son fundamentales para el funcio­ namiento de las células y también para su mantenimiento y desarrollo, ya que son la materia prima con la que se construyen los seres vivos. Las biomoléculas se agru­ pan en cuatro grandes grupos: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.

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Componente Procesos biológicos

Son azúcares simples que no se pueden descomponer para obtener otros compuestos. Pertenecen a este grupo, la glucosa y la fructosa, azúcares que dan el sabor dulce a muchas frutas y que se constituyen en la principal fuente de energía del metabolismo celular.

Disacáridos Son carbohidratos formados por dos monosacáridos. Pertenecen a este grupo: La sacarosa o el azúcar común, proveniente de la caña de azúcar. La lactosa, que es el azúcar presente en la leche. La maltosa, o azúcar de la malta.

Oligosacáridos

Polisacáridos

Son carbohidratos formados por moléculas de monosacáridos en número de tres a nueve. Si están formados por tres moléculas se denominan trisacáridos, por cuatro tetrasacáridos y así sucesivamente. Se encuentran principalmente en la membrana celular, en donde cumplen la función de reconocimiento celular que les permite a las células responder adecuadamente ante los estímulos internos y externos. Pertenecen a este grupo la oligofructosa.

Son carbohidratos formados por más de diez monosacáridos. Cumplen funciones estructurales y de reserva. Los polisacáridos estructurales forman estructuras orgánicas; uno de los más abundantes es la celulosa que hace parte de los tejidos de sostén de las plantas. Los polisacáridos de reserva almacenan la glucosa como almidón en los vegetales y como glucógeno en los animales. Estos polisacáridos se liberan cuando el organismo lo requiere.

1.3.3.2 Lípidos Los lípidos son grandes moléculas compuestas por carbono e hidrógeno y en menor proporción por oxígeno. Son insolubles en agua y desempeñan cuatro tipos de funciones en los organismos: de reserva, estructural, biocatalizadora (o enzimática) y de transporte. Función de reserva. Los lípidos son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9,4 calorías en las reacciones metabólicas de oxida­ ción, mientras que las proteínas y los glúcidos producen 4,1 calorías por gramo. Función estructural. En la célula, los lípidos forman las bicapas lipídicas de la membrana celular y de las membranas de los organelos. Función coenzimática. Algunos lípidos posibilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Por ejemplo, las vitaminas lipídicas y las hormonas. Función transportadora. Algunos lípidos posibilitan el transporte de sustancias a través de la membrana celular como lo hacen las lipoproteínas.

Actualidad científica La lactosa es el azúcar de la leche. Es un disacárido compuesto por dos monosacáridos: galactosa y glucosa. Algunas personas son intolerantes a la lactosa, porque en su intestino delgado no hay suficiente lactasa, enzima fundamental para su absorción. En estos casos, las personas experimentan hinchazón abdominal, dolor, diarrea y náuseas al tomar leche entera.

Interpreto Observa la gráfica y, con base en ella, responde: Animales

Monosacáridos

En animales que viven en el desierto, como los camellos y los dromedarios, las reservas grasas se utilizan principalmente para obtener agua.

3,4% 0,6%

Plantas

1.3.3.1 Carbohidratos También denominados glúcidos o sacáridos, son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos nutrientes son los más abundantes y di­ versos de la naturaleza y, junto con las grasas y en menor proporción las proteínas, son la principal fuente de energía de los seres vivos. Los más sencillos tienen sabor dulce. Entre ellos destacan la glucosa y la sacarosa, presente en la remolacha. Los más complejos son grandes moléculas, como la celulosa, que aporta fibra, y el al­ midón, formado por la unión de muchas moléculas de glucosas y que está presente en la papa, las legumbres y los cereales. Los carbohidratos se clasifican según su composición en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

3%

60%

20% 16% 74%

19% 0,8% 3,2% 0 20 40 60 80 Agua Sales

Proteínas Lípidos Carbohidratos

¿Qué diferencias existen entre estos grupos de seres vivos?

¿Por qué las plantas presentan mayor cantidad de agua? ©

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Actividad

Enlace web

1.3.3.3 Proteínas Las proteínas son biomoléculas de gran tamaño compuestas por unidades básicas más pequeñas, llamadas aminoácidos. Estos, a su vez, están constituidos por car­ bono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. De acuerdo con su disponibilidad para el organismo, los aminoácidos se clasifican en: Esenciales, son los que nuestro organismo debe adquirir por medio de los alimen­ tos. No esenciales, son aquellos que nuestro organismo puede producir o sintetizar. Las proteínas realizan una gran diversidad de funciones en los seres vivos y de ellas dependen prácticamente todos los procesos biológicos: Las carnes, los huevos y los lácteos son una fuente importante de proteínas.

Función estructural. Las proteínas forman estructuras tanto en la célula, como en los tejidos y los órganos. Las glicoproteínas que conforman la membrana celular y las proteínas que conforman los microtúbulos del citoesqueleto son ejemplos de esta función a nivel celular. La proteína llamada colágeno es un componente estructural importante de los tejidos cartilaginoso, conjuntivo y óseo. Función transportadora. Las proteínas participan en el transporte de múltiples sustancias por el torrente sanguíneo, así los pigmentos respiratorios hemoglobina y hemocianina transportan el oxígeno por la sangre. La transferina transporta el hierro y las lipoproteínas facilitan el movimiento de los lípidos por la sangre. Función enzimática. Algunas proteínas tienen actividad enzimática, esto quiere decir que reducen la cantidad de energía y tiempo necesarios para que ocurran las reacciones químicas en los organismos vivos.

Los glóbulos rojos son ricos en la proteína llamada hemoglobina que se encarga de transportar el oxígeno y el dióxido de carbono en el interior del cuerpo humano.

Función de defensa. Algunas proteínas, como las inmunoglobulinas constituyen los anticuerpos, que protegen al organismo ante el ataque de virus y bacterias cau­ santes de enfermedades. Función hormonal. Algunas hormonas son proteínas que se sintetizan en un grupo de células y se transportan mediante el torrente sanguíneo hasta otras célu­ las, cuya actividad se modifica al recibirlas. Entre las hormonas de tipo proteico se destaca la insulina, que regula el metabolismo energético en los seres humanos. 1.3.3.4 Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son biomoléculas de gran tamaño, constituidas por unidades básicas llamadas nucleótidos. Se encargan de almacenar, transmitir y expresar la información genética, es decir, todas las características que son heredadas de pa­ dres a hijos. Los ácidos nucleicos pueden ser de dos tipos, ADN y ARN. El ADN o ácido desoxirribonucleico se encuentra en el núcleo celular y en algu­ nos organelos. Es el tipo de molécula más complejo que se conoce y se encarga del control del metabolismo celular, ya que almacena toda la información necesaria para el desarrollo y el funcionamiento de los seres vivos. Cada molécula de ADN está formada por dos largas cadenas de nucleótidos que se disponen en forma helicoidal, estructura conocida como doble hélice.

El ADN está formado por una doble cadena de nucleótidos.

1 06

El ARN o ácido ribonucleico se encuentra en el citoplasma celular y se encarga de interpretar la información del ADN que permite la formación de proteínas. Al igual que el ADN, el ARN está formado por nucleótidos y tiene una estructura de simple hebra.

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Componente Procesos biológicos

La energía y los seres vivos

Actividad

1.4 La vida en nuestro planeta depende del flujo de energía proveniente del Sol. De toda la energía solar que llega a la Tierra, solo una pequeña fracción se transforma en la energía que promueve todas las funciones vitales. Esto es posible gracias a una serie de procesos que ocurren en las células de organismos capaces de elaborar su alimento, como las plantas.

Enlace web A

Los seres vivos cambian o transforman permanentemente la energía. Por ejemplo, las plantas toman la energía del sol y la transforman en energía química que es aprovechada por ellas y por los organismos que la consumen. Aunque todos los seres vivos requieren energía para realizar sus funciones vitales, los procesos asociados a su obtención y transformación son muy variados. En las siguientes páginas estudiarás cómo los seres vivos obtienen los nutrientes y cuál es su principal fuente de energía. Según la forma como obtienen los nutrientes, los seres vivos se clasifican en dos grandes grupos: autótrofos y heterótrofos.

B

1.4.1 Organismos autótrofos Son aquellos que sintetizan o fabrican su alimento o compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicos que obtienen del medio. Los compuestos orgánicos son sustancias que, en su mayoría, se forman de manera natural en los seres vivos. Su componente fundamental es el carbono. Pertenecen a este grupo las biomoléculas: carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Las sustancias inorgánicas son aquellas que se encuentran o se forman en la naturaleza por la acción de diversos procesos físicos y químicos. Están conformadas por todos los elementos químicos y por muchos compuestos que estos forman al unirse. Pertenecen a este grupo el agua (H2O), la sal (NaCl) y el amoníaco (NH3). Los organismos autótro­ fos pueden ser fotosintetizadores o quimiosintetizadores.

C

1.4.1.1 Organismos fotosintetizadores Fabrican su alimento por medio del proceso llamado fotosíntesis, en el cual se producen azúcares a partir del dióxido de carbono y del agua, en presencia de la luz solar. Este proceso es posible gracias a los cloroplastos, organelos celulares que se encuentran en el citoplasma de sus células. Dentro de los cloroplastos hay un pigmento de color verde llamado clorofila que permite capturar y utilizar la luz solar. Las cianobacterias, las algas y las plantas son autótrofos fotosintetizadores. La fotosíntesis es importante porque permite: La síntesis de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, que luego pasan de unos seres vivos a otros por medio de las cadenas alimenticias. La transformación de la energía luminosa en energía química. La producción y la liberación de oxígeno fundamental para la respiración de la mayoría de los seres vivos. El mantenimiento de la vida en nuestro planeta.

Las plantas (A) son los organismos autótrofos de los ecosistemas terrestres. Las algas (B) y las cianobacterias (C) son los organismos autótrofos de los ecosistemas acuáticos.

1.4.1.2 Organismos quimiosintetizadores Pueden sintetizar su alimento a partir de sustancias inorgánicas como el hierro, el azufre y el amonio. Pertenecen a este grupo algunas bacterias que habitan las aguas termales marinas o en las profundidades oceánicas. ©

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1.4.2 Organismos heterótrofos Los organismos heterótrofos o consumidores son aquellos que, ante la impo­ sibilidad de elaborar o sintetizar sus nutrientes, los obtienen alimentándose de otros organismos, ya sean autótrofos o heterótrofos. Pertenecen a este grupo algunas bacterias, algunos protistas, los hongos y los animales. Los organismos heterótrofos pueden ser consumidores y descomponedores. Actividad

I

1.4.2.1 Organismos consumidores Hacen parte de este grupo todos los organismos que se alimentan de otros seres vivos o de partes de ellos. Dependiendo del tipo de alimento que ingie­ ran, los consumidores pueden ser herbívoros, carnívoros, omnívoros y parásitos. Los herbívoros son animales que se alimentan exclusivamente de plantas. Pertenecen a este grupo vacas, caballos, ovejas y conejos, entre otros. Los carnívoros son animales que obtienen sus alimentos a partir del con­ sumo de animales. La obtención de la carne en este grupo se puede hacer por medio de la depredación o de la carroñería. La depredación hace referencia a la relación biológica en la cual un orga­ nismo llamado depredador caza a otro llamado presa para alimentarse de él. Por ejemplo, el zorro es depredador de la liebre. La carroñería, hace referencia a la interacción en la cual un organismo se alimenta de otro que ya está muerto y en estado de descomposición. La fun­ ción de los carroñeros es muy importante porque contribuye al proceso de reciclaje natural. Son carroñeros los buitres, las moscas verdes y, en ocasiones, las hienas y los leones, entre otros.

H

Las plantas son los organismos autótrofos de los ecosistemas terrestres. Ratones (A), caracoles (B) y conejos (C) son herbívoros; martas (D), zorros (E), sapos (F), puercoespines (G) y búhos (H) son carnívoros. Los buitres (I), por su parte, son carroñeros. Hongos (J) y bacterias (K) son descomponedores.

E

D

Los omnívoros son organismos que se alimentan tanto de plantas como de animales. Los seres humanos son omnívoros, algo fundamental para su supervivencia, ya que los nutrientes que requieren los obtienen tanto de plantas como de animales. Los parásitos son organismos que se alojan sobre o dentro de otros organis­ mos, llamados hospederos, de los cuales obtienen los nutrientes que requie­ ren causándoles daño. Este tipo de relación es negativa para el hospedero. Por ejemplo, la pulga es un parásito externo que se alimenta de la sangre de su hospedero; algunas amebas son parásitos internos. 1.4.2.2 Organismos descomponedores Los organismos descomponedores son aquellos que se alimentan de cadá­ veres, de restos de seres vivos o de sus desechos y, al hacerlo, transforman los restos orgánicos en sustancias inorgánicas. Así devuelven al ambiente las sustancias que en su momento utilizaron los organismos autótrofos o pro­ ductores para fabricar sus nutrientes. K

C

B

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F

G

A

J

©

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Componente Procesos biológicos

El flujo de energía y la nutrición en seres vivos Entre organismos autótrofos y heterótrofos existe un flujo permanente de energía unidireccional abierto. La energía que entra en un ecosistema procede del Sol. Los productores utilizan una pequeña parte de la energía que llega a la Tierra para realizar la fotosíntesis. En este proceso transforman la energía lumínica en energía química, que se acumula en la materia orgánica y se transfiere de unos organismos a otros por medio de los niveles tróficos. En cada nivel, una parte de la energía se utiliza para el crecimiento, otra se aprovecha en los procesos metabólicos y, finalmente, otra se pierde con la respiración en forma de calor, que es cedido al medio y no se reutiliza. La parte de la energía que se almacena en la materia orgánica es la que puede pasar al siguiente nivel. Por tanto, la cantidad de energía que pasa de un nivel trófico al siguiente es cada vez menor y no supera el 10%.

Energía lumínica

Actividad

Carroñeros

Carnívoros Descomponedores

1.5

Herbívoros

Productores

Compuestos orgánicos Ciclo de materia

Flujo de energía

Aprende a resolver problemas Resuelve el siguiente problema. Después de resolverlo, te invitamos a revisar los pasos necesarios para hacerlo correctamente. Carlos y Ana caminan por la finca mientras comen manzanas que tomaron de uno de los árboles. Ana pregunta a Carlos: ¿de dónde proviene la energía almacenada en los alimentos? Estas son las opciones: a. de los fertilizantes. b. de las vitaminas. c. del Sol. d. del suelo. Ayuda a Carlos a darle una respuesta acertada a Ana. ¿Qué necesitas hacer? Lo primero que debes hacer es recordar qué tipo de energía se almacena en los alimentos y cómo ocurre este proceso. Las plantas captan la energía lumínica que proviene del Sol y la transforman en energía química, que se almacena en las hojas, los tallos y en las frutas. La energía química

almacenada en la planta se transfiere a las personas o los otros animales que se alimentan de ellas. ¿Cómo resolvemos el problema? A partir del análisis anterior, te puedes dar cuenta de que la alternativa correcta es la alternativa C: la energía (química) almacenada en los alimentos proviene del Sol. ¿Por qué descartamos las otras alternativas?

Los fertilizantes son mezclas de sustancias que enriquecen el suelo, pero los vegetales no obtienen energía de ellos.

Las vitaminas se encuentran en los vegetales, pero no almacenan energía.

El suelo es el medio donde los vegetales pueden obtener

agua o los fertilizantes, pero no energía. Reflexiona. 1. Luego de estudiar la unidad, ¿consideras que fue fácil responder la pregunta del problema? 2. ¿Tuviste alguna dificultad al tratar de resolver el problema? De ser así, explica cuál y cómo la resolviste. 3. Escribe, en tu cuaderno, otras formas de energía que se obtienen del Sol. ©

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Competencias científicas

4 Observa los organismos de este ecosistema.

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Escribe, en el recuadro, N si la imagen hace

De acuerdo con ellos, realiza las actividades 5 y 6.

referencia a la función de nutrición, R si se refiere a la función de relación y RP, si hace referencia a la función de reproducción.

C O M P E T E N C I A S

2 Completa el mapa conceptual. Los nutrientes de acuerdo con Su importancia

Su composición

se clasifican en

se clasifican en

5 Completa las afirmaciones. Los productores en este ecosistema son . Dos herbívoros en este ecosistema son

3 Observa las imágenes de organismos con distintas formas de nutrición.

y Dos carnívoros en este ecosistema son y

.

.

ARGUMENTO 6 Escribe, en tu cuaderno, una semejanza y una Escribe en los recuadros correspondientes el tipo de materia que ingresa y que sale de cada organismo. Utiliza las siguientes iniciales: M.O. Materia orgánica. M.I. Materia inorgánica.

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diferencia entre los siguientes pares de conceptos. Fotosíntesis-quimiosíntesis. Productor-descomponedor. Carroñero-descomponedor. Consumidor-parásito.

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Identificar •

Indagar •

7 Escribe de cada afirmación si es verdadera o falsa. Luego, justifica tu respuesta.

El ecosistema del punto 4 tiene dos descomponedores. Esta afirmación es porque En el ecosistema del punto 4 no son importantes los carroñeros. Esta afirmación es porque

8 Lee el siguiente texto y, con base en él, completa las afirmaciones 9 y 10.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

Se debe consumir alrededor de una cucharadita diaria máximo, pues su consumo excesivo provoca problemas en la circulación sanguínea.

12 Clasifica la sal según los criterios de cantidad y composición. Justifica la respuesta en cada caso.

13 Analiza la siguiente afirmación. Con base en ella, responde las preguntas 14 a 17.

“Cuando ejercitamos nuestro cuerpo, el ritmo de la respiración se acelera”.

14 ¿Esto significa que gastamos más o menos energía que cuando permanecemos quietos? Explica tu respuesta.

Polisacáridos

15 ¿Qué tipo de nutrientes nos aportan energía Quitina

para realizar actividad física? Escribe el nombre de dos de ellos.

Almidón

Los polisacáridos son polímeros que se forman por la unión de muchos monosacáridos. Existen diversos tipos de polisacáridos, como el almidón, que forma gránulos en el interior de las células vegetales, y el glucógeno, que abunda en el hígado y en el músculo esquelético. Otros, como la celulosa, forman la pared celular de las plantas, y la quitina forma las paredes celulares de hongos y del exoesqueleto de ciertos artrópodos como las arañas y los insectos.

9 El almidón y el glucógeno son polisacáridos de reserva para los seres vivos porque:

nutrientes?

17 ¿Por qué al ejercitar nuestro cuerpo el ritmo de la respiración se acelera?

Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO .

10

16 ¿En qué alimentos encontramos este tipo de

y pueden considerarse polisacáridos con función estructural porque: .

11 Lee el siguiente texto sobre la sal de cocina.

18 Lee la siguiente información. Con base en ella, realiza las actividades 19 y 20.

Un problema de salud común entre los adultos es la obstrucción de las vías de circulación sanguínea a causa del exceso de lípidos en la sangre.

Con base en él, realiza la actividad 12.

19 Consulta cuáles son los alimentos que con-

La sal es el principal condimento de la cocina, responsable del sabor de muchos alimentos. La sal está formada por dos elementos químicos llamados sodio y cloro. Se obtiene de minas rocosas, del agua de mar o de algunas plantas.

20 Elabora, con un compañero, una cartelera

tienen mayor cantidad de lípidos.

que advierta sobre los riesgos de ingerir estos alimentos en exceso. ©

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Entorno vivo

Procesos implicados en la nutrición

D

2. En el intercambio de materia y energía realizado por los seres vivos con su medio, ocurren una serie de procesos implicados en su nutrición y que se llevan a cabo dependiendo del tipo de nutrición y del grado de complejidad de los seres vivos en mención. Estos procesos incluyen: La absorción, la circulación, el metabolismo, la fabricación de alimentos, el intercambio de gases y la eliminación, en organismos autótrofos.

C

La ingestión, la digestión, la absorción, la circulación, el metabolismo, la respiración y la excreción, en organismos heterótrofos.

Nutrición de autótrofos

2.1 Los organismos autótrofos como las cianobacterias, las algas y las plantas lle­ van a cabo algunas de las siguientes etapas al realizar su proceso de nutrición: La absorción es la captación de sustancias inorgánicas que hacen los orga­ nismos autótrofos y que utilizan luego como materia prima en la fabricación de alimentos. Los unicelulares lo hacen a través de la membrana celular y las plantas por medio de las raíces (agua y sales minerales). E F

B

A

En organismos autótrofos como las plantas, el proceso de absorción se realiza a través de las raíces (A) y el de circulación, a través de los vasos conductores del tallo (B). El metabolismo se realiza en todas sus células (C). El proceso metabólico de la fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos (D), presentes en las células de partes verdes de la planta, como las hojas. La eliminación se realiza a través de tallos y hojas (F), y el intercambio de gases, por su parte, tiene lugar exclusivamente en las hojas (E).

La circulación es el transporte de las sustancias necesarias para fabricar el alimento y del alimento hasta los lugares del organismo donde se requieren o almacenan temporalmente. Los unicelulares transportan las sustancias a tra­ vés de la membrana celular y, en eucariontes, este proceso se realiza mediante motores moleculares que están en el interior del citoplasma. Las plantas transportan sustancias a través de los vasos conductores. El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en el interior de las células y que permiten fragmentar sustancias para liberar la energía que contienen, necesaria en la realización de las funciones vitales, o bien para fabricar sustancias a partir de otras que la célula utiliza como ma­ teria prima. En los organismos autótrofos fotosintetizadores se llevan a cabo gran cantidad de actividades metabólicas, pero dos de las más importantes son la fabricación de alimentos y la respiración. La fabricación de alimentos es el proceso de elaboración de sustancias

orgánicas a partir de sustancias inorgánicas. Las sustancias orgánicas son aquellas que contienen carbono, como los azúcares, las grasas y los ácidos nucleicos. Las sustancias inorgánicas son aquellas que están conforma­ das por distintos elementos, pero en los que su componente fundamental no es el carbono, como en el caso del agua, la sal y el amoniaco. Algunas bacterias son llamadas quimioautótrofas porque fabrican su alimento sin necesidad de la luz solar. Sin embargo, la gran mayoría de autótrofos transforman las sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas utilizando la luz solar, por ello se denominan fotosintetizadores.

Mediante la respiración las células degradan azúcares en presencia de

oxígeno y liberan energía. Para que este proceso se realice, es fundamen­ tal el intercambio de gases a través de los estomas de las hojas.

La eliminación es la salida de los productos de desecho generados durante el metabolismo celular.

1 1 2 Acción de pensamiento: explico la forma en que moneras, protistas, hongos y plantas incorporan, digieren y transportan sustancias.

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Componente Procesos biológicos

Nutrición de heterótrofos

Enlace web

2.2 Los organismos heterótrofos como protozoos, hongos y animales llevan a cabo algunas de las siguientes etapas al realizar su proceso de nutrición:

A

La ingestión, que es la entrada de los alimentos en el interior del organismo. Los unicelulares lo hacen a través de la membrana celular, y los animales, por medio de aparatos bucales como bocas, trompas y picos. La digestión, que es la fragmentación de los alimentos, para liberar los nutrientes que contienen. Estos nutrientes, por ser sustancias más simples, pueden ser utilizados por el organismo. Los organismos unicelulares realizan la digestión celular con ayuda de los lisosomas y de las vacuolas. Otros, como los hongos, realizan digestión extracelular, que es aquella que se realiza fuera de las células. Los animales poseen sistemas digestivos. La absorción, que es el paso de los nutrientes a los lugares donde se necesi­ tan. En unicelulares este proceso se realiza a través de la membrana celular. En los animales, se realiza a través del intestino delgado.

Pulmón Riñón Molleja Intestino Uréter

Buche Corazón

La circulación, que es el transporte y el reparto de oxígeno y nutrientes hasta los lugares donde se necesitan y la recolección de sustancias de desecho hasta las estructuras encargadas de su evacuación. En los animales esta función está a cargo del sistema circulatorio. El metabolismo, que es la utilización de los nutrientes por parte de las célu­ las, para construir estructuras y obtener energía. Dentro del metabolismo, existen dos procesos fundamentales: uno de construcción de nuevas sustan­ cias o anabolismo, como la síntesis de proteínas que se lleva a cabo en los ribosomas de las células, y otro de fragmentación de sustancias denominado catabolismo, como la respiración.

Tráquea Esófago

Hígado Cloaca

Esternón

Los animales poseen diversos órganos y sistemas implicados en la nutrición. (A), animal vertebrado. (B), animal invertebrado.

La respiración, que es el proceso de liberación de energía contenida en los alimentos mediante la captación del oxígeno. El proceso de respiración se lleva a cabo en las mitocondrias de todas las células de organismos autótrofos y heterótrofos. Los animales, además, han desarrollado sistemas respirato­ rios que facilitan el proceso de intercambio de gases.

B

La excreción es la eliminación de las sustancias de desecho producidas du­ rante el metabolismo. En unicelulares, es realizada por vacuolas; los anima­ les poseen sistemas excretores especializados en realizar esta labor. Cabeza

Tórax

Abdomen

Aorta

Tráqueas

Corazón

Antena

Intestino Estómago

Labro

Ano Glándula salival

Mandíbulas Maxilas

Labio

Buche

Vagina Tubos de Malpighi ©

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Incorporación y transporte de nutrientes en bacterias 2.3

Ampliación multimedia

Enlace web

La mayoría de las bacterias no producen su alimento sino que consumen sustancias orgánicas procedentes de otros seres vivos. El intercambio de sustancias pequeñas se produce a través de la membrana de su única célula, que está en contacto con el exterior. Mediante el proceso de difusión, entran y salen de ella el agua y los gases. Para incorporar otros materiales, las bacterias realizan la digestión extracelular, es decir, digieren los alimentos fuera de la célula con ayuda de enzimas digestivas que segregan. Las enzimas fragmentan los alimentos y luego, absorben los nutrientes. Las bacterias llamadas saprofitas se alimentan de cadáveres, de restos de otros or­ ganismos o de sus desechos, de manera que degradan los componentes orgánicos y los convierten en sustancias inorgánicas sencillas que pueden ser reutilizadas por los autótrofos. De esta manera, reciclan estas sustancias y las devuelven al ambiente.

Las cianobacterias son organismos que realizan fotosíntesis.

Otras bacterias son simbiontes, es decir, viven en relación muy íntima con orga­ nismos de otras especies, en una asociación ventajosa para ambos. Un ejemplo de bacterias simbiontes son las que forman la flora intestinal humana. Estas bacterias completan la digestión de algunos alimentos, fabrican vitaminas y se instalan en la superficie intestinal, donde ejercen una función de defensa contra agentes extra­ ños que podrían enfermarnos. Las bacterias de la flora también se benefician, ya que obtienen un ambiente cálido y rico en nutrientes. Las bacterias parásitas obtienen el alimento de otros seres vivos a los cuales causan enfermedades, como la tubercu­losis y el cólera. 2.3.1

Las bacterias heterótrofas pueden ser saprofitas, simbiontes o parásitas.

Incorporación y transporte de nutrientes en bacterias autótrofas

Algunas bacterias son fotosintetizadoras, un proceso para el cual es imprescindible la luz. Las bacterias no tienen cloroplastos por eso los pigmentos fotosintetizadores se encuentran en su membrana celular. Otras son quimiosintetizadoras, es decir, fabrican su alimento sin necesidad de la luz solar. La energía necesaria para realizar sus funciones vitales la obtienen de la degradación de compuestos inorgánicos.

Interpreto Lee el siguiente texto y analiza las gráficas En un medio favorable, una bacteria como la que produce el cólera se duplica cada media hora. Este proceso conduce a la formación de una colonia de bacterias. En (A), se muestra el proceso de multiplicación de la bacteria, mientras que en (B) está representado gráficamente el crecimiento de dicha población bacteriana en un medio óptimo a 30 °C. Responde:

¿En cuál parte del proceso (gráfico B) se presenta el

crecimiento más rápido, en cuál, el más lento?, ¿en cuál no hay crecimiento?

¿Cuántas bacterias se han producido aproximadamente a las seis horas?

11 4

A

30 minutos

B Cantidad de bacterias (en millones) 15.000 3.750 1.000 6 7 8 9 Tiempo (en horas)

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Componente Procesos biológicos

Incorporación y transporte de nutrientes en protistas

A

2.4

Los protozoos son organismos unicelulares, de forma y tamaño variable, cuyas células se asemejan a las de los animales. Se alimentan de bacterias, restos orgánicos y otros organismos microscópicos. Viven en medios acuáticos. La mayoría son de vida libre, pero existen algunos que son parásitos. Algunos paramecios realizan el proceso de ingestión con ayuda de cilios que gene­ ran corrientes de agua. Estas corrientes llevan el alimento hacia su boca que es una abertura llamada citostoma, y el alimento ingresa para luego ser digerido.

B

Otros protistas ingieren sustancias por medio de la endocitosis, que puede ser de dos tipos fagocitosis y pinocitosis. En la fagocitosis, capturan sustancias o alimentos sólidos y, para ello, emiten con su membrana celular unas prolongaciones llamadas pseudópodos con las que atrapan y engloban el alimento. Este queda atrapado dentro de una vacuola digestiva y la digestión ocurre dentro de la célula. Para esto se requiere de los organelos responsables de la digestión celular que son los liso­ somas. Estos se unen a la vacuola digestiva y vierten allí sus enzimas con las que fragmentan los alimentos. Los productos resultantes pasan al citoplasma y los de­ sechos son expulsados por medio de otra vacuola que se fusiona con la membrana y vierte su contenido fuera de la célula. Los ciliados, como los paramecios, capturan sustancias a través de un orificio co­ nocido como surco oral. Una vez que los nutrientes ingresan a la célula, son transportados a los sitios en los que se requieren por medio de tres mecanismos: movimientos citoplasmáticos, motores moleculares y vesículas de transporte. Motores moleculares Los componentes celulares, como las mitocondrias, los lisosomas y los filamentos del citoesqueleto, deben desplazarse hacia diferentes lugares dentro de la célula para poder realizar sus funciones. Para ello, existen unas proteínas llamadas motores mo­ leculares, que se encargan de transportarlas.

Vesículas de transporte Las vesículas de trans­ porte o citoplasmáticas son sacos de membrana, generalmente esféricos, que se encuentran sobre el citoplasma y que se encargan de transportar diferentes tipos de sustancias a los lugares de la célula en los que se requieran.

Corrientes citoplasmáticas Las corrientes citoplasmáticas se producen cuando ingresan y salen sustancias de las células que hacen que el citoplasma se mueva llevando las diversas sustancias a los organelos en los que se requieran. Así, por ejemplo, la glucosa y el oxígeno son llevados a las mitocondrias, en donde se realiza la respiración celular; las proteínas y los lípidos se requieren en el aparato de Golgi para la síntesis de membranas, así que se dirigen hacia allí. En células vegetales, los movimientos del citoplasma, que se conocen como ciclosis, permiten el intercambio de sustancias tanto en el interior de la célula como entre el interior y el exterior de la misma.

El Trypanosoma cruzi (A) es un protozoo causante de la enfermedad de Chagas que es mortal. Vive en el sistema digestivo de la chinche asesina (B) que es hematófaga, es decir, se alimenta de sangre. Cuando la chinche pica al humano, defeca, y si es portadora del parásito, este se encuentra en sus excrementos. Al frotarse, la persona que ha sido picada introduce en su organismo los parásitos presentes en las heces por el orificio que dejó la chinche al picarle. Los parásitos viajan entonces por la circulación, se ubican en el corazón y lo destruyen. Después de 6 a 10 años, la persona muere con sintomatología de un infarto. ©

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Incorporación y transporte de nutrientes en hongos 2.5

Recurso imprimible

El reino Fungi está conformado por organismos unicelulares, como las leva­ duras, y multicelulares, como las trufas y los champiñones. Son organismos desprovistos de clorofila, razón por la cual son heterótrofos, es decir, que deben obtener las sustancias nutritivas del medio en el que se encuentran. Como los hongos son organismos sésiles, es decir, se encuentran fijos a un sustrato, obtienen su alimento gracias a estructuras especiales llamadas hifas, que se extienden y ramifican para conseguir las sustancias nutritivas. El con­ junto de hifas se denomina micelio y su crecimiento, que puede ser muy rápido, remplaza la movilidad, ya que pone a los hongos en contacto con diferentes fuentes de alimento. La extensión del micelio puede variar desde milímetros hasta kilómetros. En algunos hongos, las hifas aéreas forman grandes estructuras reproductivas, el cuerpo fructífero, en el que se producen las esporas.

Hifas de sombrero

Los hongos no pueden fagocitar su alimento porque la pared de sus células es rígida. Esto hace que secreten enzimas sobre el alimento para fragmentarlo y convertirlo en sustancias de menor tamaño que luego puedan ser fácilmente absorbidas. Este proceso es conocido como digestión extracelular. El trans­ porte de sustancias se realiza mediante difusión.

Estructuras reproductoras Hifas

Cuerpo fructífero formado por hifas.

Las células que forman los hongos poseen pared celular. Esta les otorga rigidez y les impide hacer digestión intracelular. Hongos saprofitos Los hongos saprofitos son los que se alimentan de materia orgánica en descomposición. Cuando los hongos llegan hasta este tipo de materia, secretan enzimas que la descomponen para facilitar su absorción. Estos hongos son muy importantes desde el punto de vista ecológico ya que, al nutrirse, reciclan la materia orgánica, haciendo circular de nuevo en el ambiente los nutrientes que hacían parte de ellos.

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Los hongos son considerados, junto con las bacterias, los principales des­ componedores de los ecosistemas. Sin estos organismos, la materia orgánica se acumularía y, en consecuencia, se ocasionaría un desequilibrio ambiental. Según la forma como los hongos obtienen los nutrientes, se pueden clasificar en: saprofitos, parásitos y simbiontes. Hongos parásitos

Hongos simbiontes

Los hongos parásitos son los que se desarrollan sobre tejidos vivos de origen vegetal o animal, de los cuales obtienen sus nutrientes, y causan daño a los seres que parasitan. Estos hongos generalmente causan graves lesiones e incluso la muerte a sus hospedadores ya que son causantes de muchas enfermedades, como la roya del café y la tiña o el pie de atleta en seres humanos.

Son hongos que viven en asociación estrecha con organismos fotosintetizadores, como algas y plantas. En este tipo de relación, el hongo se denomina micobionte y el componente fotosintetizador, fotobionte. El micobionte aporta agua, minerales, protección física y defensa contra patógenos del medio. El fotobionte aporta alimentos. Los líquenes y las micorrizas pertenecen a este grupo.

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Componente Procesos biológicos

Incorporación y transporte de nutrientes en plantas 2.6

Ampliación multimedia

Enlace web

Para nutrirse, las plantas requieren ciertas sustancias inorgánicas como oxí­ geno, agua, dióxido de carbono, potasio y nitrógeno que toman del exterior para transformarlas en alimentos o sustancias orgánicas, por medio del pro­ ceso de fotosíntesis.

Hojas

En el mundo vegetal se denominan nutrientes los elementos químicos que las plantas necesitan para crecer, desarrollarse y fabricar alimentos. Son to­ mados del aire, del suelo o del agua y se pueden clasificar, según la cantidad en la que se requieren, en tres tipos: macronutrientes, nutrientes secundarios y micronutrientes.

Tallo

Los macronutrientes son aquellos que las plantas deben absorber en grandes cantidades para su adecuado funcionamiento. Pertenecen a este grupo el hi­ drógeno (H), el carbono (C), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K). Los nutrientes secundarios son aquellos que las plantas requieren en altas cantidades pero no tan altas como las de los macronutrientes. Son nutrientes secundarios el calcio (Ca), el magnesio (Mg) y el azufre (S).

Raíz

Los árboles son traqueofitas que pueden alcanzar grandes alturas.

Los micronutrientes son aquellos que las plantas deben absorber en peque­ ñas cantidades para funcionar adecuadamente. Se conocen también como nutrientes traza porque aparecen en trazas o pequeñas cantidades cuando se realiza un análisis químico del suelo. Son micronutrientes el hierro (Fe), el cloro (Cl), el manganeso (Mn), el boro (B), el calcio (Ca), el cobre (Cu), el molibdeno (Mb) y el cinc (Zn). El exceso o la deficiencia de cualquiera de estos nutrientes puede ocasionar dificultades en el desarrollo de las plantas, ya que cada elemento cumple una función específica. Por ejemplo, el hidrógeno es fundamental para la síntesis de azúcar y, en consecuencia, para el crecimiento de las plantas; el oxígeno, es fundamental para la respiración celular que permite la obtención de la energía. 2.6.1 Estructuras de absorción de nutrientes Las plantas poseen diversas estructuras y mecanismos de absorción de nu­ trientes asociados al desarrollo de tejidos vasculares. En briofitas En las briofitas, plantas no vasculares, los nutrientes se difunden por la superficie del cuerpo. Aunque no tienen raíces, poseen unas estructuras llamadas rizoides, que hacen sus veces.

Los rizoides fijan la planta al suelo, en donde obtienen por difusión agua y minerales disueltos. Del aire, obtienen el dióxido de carbono por medio de poros presentes en las hojas.

En traqueofitas Las traqueofitas son plantas terrestres vasculares de gran complejidad y tamaño que han desarrollado estructuras especializadas en la absorción y el transporte de nutrientes: raíz, tallo y hojas. La raíz absorbe agua y nutrientes del suelo que penetran a los pelos radicales por ósmosis. El tallo, órgano que une las raíces y las hojas, posee los vasos conductores especializados en el transporte de sustancias: el xilema y el floema. Las hojas poseen unas estructuras llamadas estomas que permiten el intercambio de gases. ©

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2.6.1.1 Absorción y circulación en plantas no vasculares Las plantas no vasculares, como los musgos y las hepáticas, no poseen estructu­ ras especializadas en la conducción de sustancias. En su cuerpo vegetativo no se diferencian raíces, tallo ni hojas verdaderas, y sus estructuras carecen de cutícula impermeable, lo que facilita el ingreso de agua y minerales por absorción directa mediante difusión. Una vez que las sustancias ingresan, se transportan por difusión simple de unas células a otras y, en ocasiones, por transporte activo. 2.6.1.2 Absorción en plantas vasculares La mayoría de las plantas que conoces son vasculares. Ellas poseen un cuerpo ve­ getativo diferenciado en raíces, tallos y hojas, con vasos conductores especializados en la conducción de sustancias. Estas plantas deben absorber agua y minerales para poder elaborar alimentos y suplir sus requerimientos nutricionales. Estas sustan­ cias en conjunto forman la savia elaborada.

A

A

Cápsula (esporangio)

Esporófitos Esporas Pie

Filoides

Gametófito

Caulidio Rizoides

Los musgos (A) son briofitas que abundan en nuestros bosques. Sin embargo, las plantas vasculares (B) son más abundantes en el planeta. Zona de elongación

Zona de maduración

Absorción de agua Las plantas vasculares absorben agua del suelo por medio de la raíz, órgano gene­ ralmente subterráneo. La zona de la raíz encargada de la absorción se denomina zona pilífera conformada por una gran cantidad de pelos radicales o absorbentes. Los pelos radicales son células en forma de tubo, con paredes delgadas y consis­ tencia mucilaginosa que, por su cantidad, incrementan la capacidad de la planta para absorber agua: esta penetra por ósmosis. Este proceso está determinado por factores del suelo como su textura, temperatura, humedad y aireación, entre otros. Absorción de minerales Los minerales ingresan a las plantas disueltos en agua y en forma de iones, es decir, partículas cargadas eléctricamente. Algunos de estos iones son potasio (K1), calcio (Ca21), manganeso (Mn21) y magnesio (Mg21). Estos iones ingresan a los pelos absorbentes principalmente por transporte activo, mediante proteínas trans­ portadoras. Un requisito fundamental es que los iones entren en contacto con la superficie radicular. Las raíces crecen buscando nutrientes, que son absorbidos en relación directa entre los nutrientes disponibles en el suelo, ocupado por la raíz y el porcentaje de suelo explorado por ellas. Otra forma de absorción ocurre por difusión y por flujo masal de nutrientes. Por difusión, cuando las raíces absorben los nutrientes y se genera gradiente de concentración entre el suelo y la raíz, que facilita el movimiento. El flujo masal ocurre cuando las moléculas de agua, inclu­ yendo las sustancias disueltas en ellas, se mueven simultáneamente en la misma dirección, lo que también facilita la absorción.

Zona de crecimiento Zona (meristemo) madura

Pelos absorbentes Ascenso de la savia bruta

Absorción de agua y sales minerales

B

Corte longitudinal de una raíz y corte transversal al nivel de la rizodermis.

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Componente Procesos biológicos 2.6.1.3 Circulación en plantas vasculares La circulación de sustancias a través de las plantas vasculares es posible gracias a dos tejidos especializados: el floema y el xilema.

Floema

Actividad Floema: conducto de transporte de la savia elaborada El floema es una estructura conformada por los tubos cribosos o vasos liberianos y sus células acompañantes. Los tubos cribosos o vasos liberianos son células vivas, alargadas, dispuestas unas a continuación de otras, y cuyos tabiques de separación o placas cribosas están perforadas por poros, lo que permite la circulación de savia de una célula a otra. Poseen abundante citoplasma y paredes delgadas que participan de manera activa en el proceso de conducción de la savia elaborada. Los componentes orgánicos producidos en el parénquima clorofílico de las hojas pasan, por transporte activo, a las células acompañantes del floema y, a través de los plasmodesmos, ingresan a los tubos cribosos.

Célula fotosintética

Savia del xilema Estoma

Xilema: conducto de transporte de la savia bruta El xilema es una estructura leñosa de células muertas especializadas, llamadas traqueidas, cuyas paredes están engrosadas por una sustancia llamada lignina. Las traqueidas forman vasos conductores unidos entre sí que conducen la savia bruta, que es absorbida por la raíz y, posteriormente, transportada hacia las partes altas de la planta. El proceso de fotosíntesis permite que la savia bruta se transforme en savia elaborada. La savia bruta asciende por el xilema gracias a la transpiración, las fuerzas de tensión-cohesión y, mínimamente, por la presión radical.

Transpiración La transpiración es el proceso por el cual la planta elimina el exceso de agua en forma de vapor por difusión simple. El vapor de agua se elimina por estructuras llamadas estomas, ubicadas principalmente en el envés o el reverso de las hojas. Los estomas están constituidos por dos células en forma de riñón, llamadas oclusivas, entre las que hay una abertura u ostíolo. La velocidad de transpiración está regulada por factores como la luz, el viento, la humedad relativa del aire y la temperatura. A medida que el agua se evapora mediante transpiración, se genera una presión o tensión negativa que hace que el agua ascienda hacia las hojas, por los vasos del xilema. Esta tensión se transmite a lo largo del sistema vascular, desde el tallo hasta las raíces, haciendo que el agua se mueva por succión.

Fuerzas de adhesión-cohesión La cohesión es la atracción entre las partículas de una sustancia. La molécula de agua (H2O) está conformada por dos átomos de hidrógeno, con carga positiva, y uno de oxígeno, con carga negativa. Como las cargas contrarias se atraen, el hidrógeno de una molécula de agua es atraído por el oxígeno de otra, mediante puentes de hidrógeno. Como los hidrógenos y el oxígeno se atraen, se afirma que hay cohesión entre ellos. Cuando el agua asciende por el xilema, actúa otra fuerza llamada adhesión, que une las moléculas de agua con las moléculas que forman el xilema. Al ser mayor la fuerza de adhesión que la de cohesión, el agua asciende por los conductos del xilema, este proceso es conocido como capilaridad.

Presión radical La presión radical es un aumento en la presión del interior de los conductos del xilema. Cuando el agua penetra en la raíz a través de los pelos absorbentes, la presión radical y la transpiración hacen que el agua ascienda por el xilema.

Células de las hojas

Estoma abierto Cohesión Células de xilema Pared celular

Moléculas de agua

Agua ©

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Competencias científicas

7 Escribe V, si el enunciado es verdadero o F, si

INTERPRETO A F I A N Z O

es falso.

1 Completa en tu cuaderno el mapa conceptual. Recuerda agregar los conectores donde sea necesario. Etapas de la nutrición Heterótrofa en

Absorción

C O M P E T E N C I A S

en

de y

Minerales

Fotosíntesis

Ingestión

Digestión extracelular

Digestión

Absorción a través de la membrana celular

Uso de materiales

Los hongos pueden ser unicelulares o pluricelulares. Las hifas del hongo son un conjunto de micelios. Los hongos envuelven el alimento con su membrana celular. Algunos hongos se asocian con organismos autótrofos para sobrevivir. Es bueno que las plantas tengan hongos parásitos porque las hacen más resistentes a enfermedades. La descomposición de la materia orgánica es resultado del proceso de digestión extracelular.

8 Observa, en el siguiente gráfico, dos compartimentos separados por una membrana que es permeable al agua. Con base en tus observaciones, realiza la actividad 9.

Eliminación de

A

Consumo de

2 Observa la imagen. Con base en ella, responde las preguntas 3 a 6.

B

Azúcar Agua

9 Subraya la letra o la palabra de cada paréntesis que completa, en cada caso, una afirmación verdadera con respecto al gráfico anterior.

3 ¿Con cuál mecanismo de circulación celular

es comparable la acción de la locomotora? Explica tu respuesta.

4 ¿Para qué sirve este mecanismo de circulación?

5 ¿Con qué tipo de energía funciona ese mecanismo de circulación celular?

6 ¿De dónde proviene la energía que se requiere para que este mecanismo funcione?

1 20

Hay mayor concentración de azúcar en (A / B). Hay mayor concentración de agua en (A / B). El paso del agua a través de la membrana recibe el nombre de (ósmosis / difusión facilitada). El agua pasará de (A / B) a (A / B). Las moléculas de (agua / azúcar) son más grandes que los poros de la membrana. Las moléculas de azúcar atravesarían la membrana si esta tuviera (proteínas / vitaminas) transportadoras.

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Identificar •

Indagar •

10 Lee el problema. Con base en él, realiza las actividades 11 a 16.

A principios del siglo XVII, el científico Jean Baptista van Helmont realizó un experimento para comprobar cómo se alimentaban las plantas. En una amplia maceta, colocó 90 kg de tierra que previamente había sacado del horno. Plantó en ella un pequeño sauce que pesaba 2 kg. Regó el sauce periódicamente con agua de lluvia, sin añadir ningún tipo de abono. Incluso, llegó a proteger la planta con una cubierta para que no se manchase de polvo. Durante cinco años observó el crecimiento de la planta. Transcurrido ese tiempo, sacó el árbol de la maceta y comprobó su masa en una balanza. La masa del árbol era de 77 kg. Sacó también la tierra de la maceta y, después de secarla en un horno, la pesó. Así, comprobó que su masa era de 89,5 kg.

11 ¿Cuánto peso ganó el sauce en cinco años? 12 ¿Cuánto peso perdió la tierra? 13 Van Helmont desconocía que la planta necesitaba energía para crecer. ¿De dónde obtiene la planta esa energía?

14 En un primer momento, Van Helmont afirmó

que si el árbol había aumentado de peso era porque había extraído de la tierra la materia necesaria para crecer. ¿Crees que estaba en lo cierto? Justifica tu respuesta.

15 Marca con un 3 el enunciado que, en tu concepto, expresa por qué crece la planta.

La masa ganada por el árbol proviene del abono suministrado a la tierra. El agua suministrada a la tierra fue la responsable del crecimiento de la planta. El agua y el abono suministrado fueron la causa del crecimiento de la planta. La masa ganada por el árbol proviene del agua de lluvia, de los minerales del suelo y de la realización de la fotosíntesis.

16 Responde: ¿qué explicación puede tener la diferencia de masa de la tierra del experimento al cabo de los cinco años?

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

ARGUMENTO 17 Lee el siguiente texto. Con base en él, responde las preguntas 18 a 20.

Muchas características de las plantas están relacionadas con el clima de su hábitat, es decir, son adaptaciones que les permiten sobrevivir. Una adaptación importante es tener un número apropiado de estomas, de manera que puedan controlar la transpiración de agua. Las plantas que viven en lugares húmedos tienen hojas anchas, con muchos estomas, que facilitan el flujo de agua hacia la atmósfera. Por el contrario, en los lugares áridos crecen plantas con hojas pequeñas y con pocos estomas, que pueden retener el agua por más tiempo.

18 ¿De qué manera los estomas controlan la transpiración?

19 Si todos los estomas de una planta se cerraran permanentemente, ¿se alteraría la absorción de nutrientes del suelo? Explica tu respuesta.

20 Con respecto al tamaño de las hojas, ¿cómo esperarías que esté adaptada una planta que vive en lugares donde normalmente sopla viento seco? Justifica tu respuesta.

21 Representa, con un gráfico, la función que desempeñan las plantas en el ciclo del agua.

Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO 22 Analiza si es posible que disminuyan las llu-

vias en una región donde se ha eliminado la vegetación. Comparte tu opinión con tus compañeros y, redacta una conclusión a la que lleguen al respecto. Organicen una jornada de siembra de plantas nativas en zonas cercanas al colegio.

23 Elaboren, en grupos de seis integrantes,

una cartelera que alerte sobre la influencia de la deforestación sobre el ciclo del agua.

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Entorno vivo

3.

Incorporación y transporte de nutrientes en animales

Los animales se caracterizan por realizar nutrición heterótrofa ya que se ali­ mentan de otros organismos o partes de ellos. Para incorporar el alimento poseen una gran diversidad de estrategias, como filtrar agua, cazar o parasitar otros animales, comer plantas, entre otras. Después de la incorporación de los alimentos, se da una serie de pasos cuyo objetivo principal es transportar los nutrientes hasta cada una de las células del cuerpo. Interior del animal Partícula alimenticia

Exterior del animal Nutrientes

Enzimas

El proceso de nutrición incluye la digestión, la circulación de sustancias por todo el organismo; el metabolismo o la transformación de los nutrientes en materiales que necesitan las células; la respiración, mediante la cual se obtiene energía a partir de los nutrientes y la excreción. El proceso digestivo permite incorporar los alimentos, transformarlos en sus­ tancias útiles para el organismo y expulsar los desechos. Básicamente, pode­ mos distinguir tres etapas fundamentales: ingestión, digestión y egestión.

Las enzimas digieren el alimento en el interior de la célula

La ingestión es la incorporación de los alimentos del entorno.

Las esponjas realizan digestión intracelular. Para ello, toman las partículas de alimento directamente del agua. Cada célula las fragmenta mediante enzimas y así obtiene los nutrientes.

La digestión es la fragmentación de los alimentos hasta obtener los nutrien­ tes, moléculas más sencillas que pueden ser utilizadas por las células. Puede ser de dos tipos: Digestión intracelular: cuando ocurre dentro de la célula. Digestión extracelular: cuando se lleva a cabo fuera de las células. La egestión es la eliminación de los residuos que no han podido ser digeridos.

Interior del animal Partícula alimenticia

Exterior del animal

Animales sin sistemas digestivos y circulatorios 3.1

Enzimas Las enzimas digieren el alimento fuera de la célula

La mayoría de los animales transforman los alimentos por medio del sis­ tema digestivo, que puede ser simple o completo. El sistema digestivo simple consiste en una cavidad con un solo orificio por el que entra el alimento y salen los desechos. El animal debe esperar hasta que la digestión termine para volver a alimentarse, por lo tanto, obtiene energía lentamente. Por eso, estos animales suelen ser lentos o moverse poco, como las medusas. Por el con­ trario, los animales que tienen sistema digestivo completo, son mucho más activos; disponen de más energía porque su sistema digestivo tiene un orificio de entrada y otro de salida, de manera que pueden seguir comiendo aunque no hayan digerido por completo todo el alimento consumido.

Nutrientes

La digestión extracelular ocurre dentro de un órgano o una cavidad específica. Así, los nutrientes pasan de ese órgano a las células, donde se utilizarán en diversos procesos.

Algunos animales no poseen sistemas digestivos y circulatorios porque la ma­ yoría de sus células están muy cerca del ambiente externo y los nutrientes, gases y desechos se difunden con facilidad. Este es el caso de los poríferos, comúnmente conocidos como esponjas de mar. Como su nombre lo indica, el cuerpo de los poríferos posee una gran cantidad de poros a través de los cuales circula el agua de mar, en la que flotan pequeñas partículas nutritivas. Estas son incorporadas a las células de la capa externa, que realizan la diges­ tión intracelular. Luego, los nutrientes se transportan a las demás células del cuerpo por el proceso de difusión.

1 22 Acción de pensamiento: explico la forma en que los animales incorporan alimentos, los fragmentan y transportan sus nutrientes.

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Componente Procesos biológicos

Animales con sistemas digestivos y circulatorios 3.2

Existe una estrecha relación entre la función del sistema digestivo y la del sistema circulatorio, porque los nutrientes obtenidos mediante la digestión deben circular hacia las células para ser utilizados. El sistema digestivo conecta el ambiente exterior con el interior del cuerpo. Los nutrientes se encuentran en el exterior y, a pesar de haber sido ingeridos, realmente no ingresan al cuerpo hasta que atraviesan alguna membrana celu­ lar, es decir, hasta que son absorbidos y pasan al sistema circulatorio. La absorción ocurre después de que los alimentos son fragmentados hasta obtener los nutrientes mediante la digestión extracelular, al contrario de lo que ocurre en los animales que no tienen sistema digestivo y solo realizan digestión intracelular. Los sistemas digestivos pueden ser simples o completos. 3.2.1 Sistema digestivo simple El sistema digestivo simple está formado por una cavidad llamada saco di­ gestivo, que posee un único orificio. El alimento ingresa al saco a través del orificio, que a continuación se cierra. Luego, las células que tapizan el inte­ rior del saco producen sustancias digestivas que transforman el alimento en partículas más pequeñas, es decir, realizan la digestión extracelular. Las partículas más pequeñas ingresan a las células, por endocitosis y allí ocu­ rre la digestión intracelular. No todos los componentes del alimento se pue­ den digerir, de modo que siempre quedan algunos residuos. Una vez que se han absorbido los nutrientes, el orificio del saco se vuelve a abrir y los residuos regresan al exterior. Este sistema se encuentra en invertebrados de los grupos cnidarios y platelmintos.

Las anémonas son cnidarios que tienen sistema digestivo simple.

3.2.2 Sistema digestivo completo El sistema digestivo completo está formado por un tubo, más o menos largo, que comienza en la boca, por donde entran los alimentos, y termina en el ano, por donde se expulsan los residuos sólidos. A lo largo de este tubo se distinguen regiones que realizan misiones digestivas específicas y que están adaptadas al tipo de alimentación del animal. En primer lugar se encuentra la cavidad oral donde, generalmente, se divide el alimento en partes más pequeñas. Estas viajan por el esófago hasta el es­ tómago, donde se almacenan y mezclan con enzimas digestivas. A continua­ ción, el alimento parcialmente digerido pasa al intestino donde finaliza la digestión extracelular y ocurre la absorción de nutrientes y agua. Allí también se almacenan los residuos o las heces hasta que son expulsadas a través del ano. En estos sistemas digestivos es muy importante la acción de las glándu­ las anexas, órganos encargados de producir sustancias digestivas. A diferencia del sistema digestivo simple, en el sistema completo el alimento se mueve en una sola dirección. Se encuentra en la mayoría de los invertebra­ dos como los anélidos, los moluscos, los artrópodos, los equinodermos, y en todos los vertebrados.

Boca o cavidad oral

Intestino

Esófago Ano

Estómago Cloaca

Los reptiles y los demás vertebrados tienen sistema digestivo completo. ©

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Ampliación

Sistema circulatorio de gasterópodos bivalvos Aorta anterior Hemolinfa

Ventrículo

Aorta posterior

multimedia 3.2.3 Clases de sistemas circulatorios Los sistemas circulatorios son los encargados de llevar todas las sustancias nutritivas a las células y transportar los productos de desecho resultantes del metabolismo hasta los órganos encargados de su evacuación. Están compues­ tos por tres partes:

Medio de transporte. Es un líquido que circula por el interior, constituido principalmente por agua, proteínas y diversas células. En los vertebrados corresponde a la sangre, y en los invertebrados a otros líquidos, como la he­ molinfa.

Aurícula Laguna sanguínea

Vasos sanguíneos. Son conductos por los que circula el líquido de trans­ porte. En los vertebrados podemos distinguir tres tipos: las arterias, las venas y los capilares.

Venas Venas pediales

Arterias

Corazón. Es el órgano encargado de impulsar el líquido de transporte, gene­ ralmente, por vasos, mediante movimientos de contracción y dilatación.

Vasos branquiales

Existen dos tipos de sistemas circulatorios: abiertos y cerrados.

Ósculo (entrada de agua y nutrientes). Coanocito

Salida de agua y sales.

3.2.3.1 Sistemas circulatorios abiertos En estos sistemas existe un corazón que bombea el líquido de transporte, a través de conductos, hacia distintas partes del cuerpo. Esos conductos no forman un circuito cerrado sino que desembocan en los órganos, que son bañados por el líquido de transporte o hemolinfa. Allí se realiza el intercam­ bio de gases y nutrientes. El líquido regresa nuevamente al corazón, al cual ingresa a través de orificios llamados ostiolos. Muchos moluscos y artrópodos tienen este tipo de circulación. 3.2.3.2 Sistemas circulatorios cerrados La sangre circula siempre por el interior de los vasos sanguíneos. Los vasos que salen del corazón son gruesos y se ramifican hasta ser tan delgados que solo permiten el paso de las células sanguíneas en filas. En ese punto los con­ ductos reciben el nombre de capilares y es allí donde ocurre el intercambio de gases, nutrientes y residuos con las demás células. A continuación, los capilares se unen para formar conductos más gruesos que recogen la sangre y la conducen hacia los órganos de excreción y respiración. Algunos com­ ponentes de la sangre nunca salen de los vasos sanguíneos y otros sí, como las células defensivas que pueden atravesar las paredes para atacar agentes infecciosos. El sistema circulatorio cerrado es característico de anélidos, cefa­ lópodos y vertebrados. 3.2.4

Los coanocitos de los poríferos son células con flagelos que se mueven para generar corrientes de agua a través del cuerpo del animal.

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Incorporación y transporte de nutrientes en poríferos

Los poríferos o esponjas, para capturar el alimento, producen corrientes de agua a través de sus numerosos poros, lo que les aporta pequeñas partículas de alimentos. Poseen unas células llamadas coanocitos, dispuestas a modo de tapiz en la parte interior del cuerpo, encargadas de realizar la digestión intra­ celular. Los nutrientes se difunden hacia las demás células y las sustancias de desecho son expulsadas por una abertura grande llamada ósculo, ubicada en la parte central del animal.

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Componente Procesos biológicos

3.2.5

Incorporación y transporte de nutrientes en cnidarios

Los cnidarios, como las hidras, las medusas y las anémonas, son animales marinos carnívoros que tienen un sistema digestivo simple. Alrededor de su boca poseen prolongaciones llamadas tentáculos, cubiertos por células denominadas cnidocitos. Los cnidocitos tienen una especie de látigo enrollado que se dispara cuando entra en contacto con algún cuerpo extraño, como un pez o un crustáceo, y le inyecta una sustancia paralizante. El contacto con la presa también hace que los tentáculos se recojan, llevándola hacia el interior del saco digestivo.

Lexicón Cnidocito: palabra compuesta por dos raíces griegas: knide que significa “ortiga” y kitos que significa “célula”. Los cnidocitos son células urticantes que producen prurito o comezón.

En la pared interna del saco digestivo hay unas células que producen enzimas responsables de la digestión extracelular y otras que incorporan las partículas de alimento parcialmente digerido. Allí se completa la digestión intracelular. Los nutrientes absorbidos se difunden por el líquido que llena el cuerpo del animal, el cual carece de sistema circulatorio. 3.2.6

Incorporación y transporte de nutrientes en platelmintos

Los platelmintos tienen distintos tipos de alimentación: algunos como las tenias son parásitos, otros como las planarias son carnívoros o detritívoros, es decir, que consumen partículas alimenticias muy pequeñas llamadas detritos. Los platelmintos tienen un sistema digestivo simple, formado por la boca, la faringe y el intestino. Atrapan a sus presas enrollando el cuerpo sobre ellas y extendiendo la faringe por fuera de su propio cuerpo. La faringe expulsa enzimas que realizan una primera digestión extracorpórea. Después la fa­ ringe se retrae y el alimento parcialmente digerido llega al intestino, donde se completa la digestión extracelular. Allí también tienen los platelmintos cé­ lulas que realizan digestión intracelular y los nutrientes se difunden hacia las demás células del cuerpo. Mientras tanto, los materiales que no son digeridos se expulsan a través de la boca. Los platelmintos también carecen de sistema circulatorio pero su tracto di­ gestivo presenta muchas ramificaciones, lo cual facilita la absorción y la dis­ tribución de los nutrientes. 3.2.7

Incorporación y transporte de nutrientes en nematodos

Los nematodos o gusanos redondos viven en el suelo o en el fondo de lagos y mares, algunos tienen vida parásita dentro de plantas o de otros animales. Se alimentan de organismos microscópicos como bacterias, protistas y animales. Su sistema digestivo es completo, formado por boca, faringe, intestino y ano. Su boca tiene órganos perforadores llamados estiletes. Su faringe se contrae rítmicamente para succionar el alimento. Este es digerido en el intestino y los residuos se eliminan a través del ano. Los nematodos no tienen sistema circulatorio ya que son tan pequeños que los nutrientes se transportan hacia las demás células por difusión.

Intestino Faringe Boca

Las planarias tienen sistema digestivo simple. ©

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Ampliación multimedia

3.2.8

Sistema digestivo del caracol

Incorporación y transporte de nutrientes en moluscos, anélidos y equinodermos

Los moluscos. Poseen sistema digestivo completo que incluye glándulas produc­ toras de sustancias digestivas. Existen moluscos filtradores como las ostras, detrití­ voros como los caracoles de jardín, y depredadores como los pulpos, los calamares y otros caracoles. A excepción de las ostras, los moluscos tienen en la boca un órgano llamado rádula, con forma de lengua, cubierto por dientes quitinosos, que raspan el sustrato o rompen las cubiertas protectoras de sus presas. El alimento es succionado por la faringe, y pasa al esófago, que se ensancha para formar un buche donde se almacena temporalmente. El sistema circulatorio es abierto en la mayo­ ría de los moluscos, pero no en el grupo de los pulpos y los calamares. Los anélidos. Son gusanos con el cuerpo formado por anillos. Algunos son pre­ dadores marinos, otros se alimentan de sangre animal y otros filtran tierra. Su sistema digestivo es completo y se caracteriza por presentar dos ensanchamientos que sirven para almacenar y triturar el alimento: el buche y la molleja muscular.

Hepatopáncreas Glándula salival Hígado

Intestino

Ano

Estómago

Faringe

Buche

Esófago

Boca Rádula

Animales extremos

Los anélidos tienen sistema circulatorio cerrado formado por dos vasos sanguí­ neos dispuestos a lo largo del cuerpo: uno va por encima (dorsal) y el otro por debajo (ventral) del tracto digestivo. Los vasos sanguíneos se ramifican en cada segmento para cubrir todos los tejidos que lo integran. En los segmentos cercanos a la cabeza hay cinco pares de vasos que conectan el vaso dorsal con el ventral, que son más gruesos que los demás y que están rodeados por músculos: son los cora­ zones del animal, encargados de impulsar la sangre del vaso dorsal hacia el ventral. Los equinodermos. Incluyen a los erizos que se alimentan principalmente de algas, y a las estrellas de mar, que son carnívoras o detritívoras. Tienen sistema digestivo completo. Los erizos poseen un aparato masticador llamado linterna de Aristóteles empleado para raspar la superficie de las rocas. Las estrellas de mar tienen la boca en la superficie inferior y el ano en la superior, su estómago es ancho y poseen glándulas digestivas. Algunas ingieren animales enteros. Otras se alimentan de ostras abriéndoles un poco el caparazón y proyectando su estómago por fuera de la boca para insertarlo en la concha. Una vez allí, secreta sustancias digestivas y absorbe los nutrientes. Finalmente, retrae su estómago y lo regresa a su sitio. Algunos residuos que quedan son expulsados a través del ano. El sistema circulatorio de los equinodermos es abierto y carece de corazón. El flujo del líquido transportador se logra por acción de un sistema vascular acuoso inde­ pendiente del circulatorio, que también participa en el movimiento del animal. Anatomía interna de una estrella de mar

Los calamares gigantes son los invertebrados más grandes que existen. Algunas especies llegan a medir más de 10 metros. Viven en las grandes profundidades del océano, donde se alimentan de otros calamares. Han sido estudiados a partir de los restos encontrados en el estómago de algunos cachalotes, sus principales predadores.

1 26

Porción pilórica del estómago

Placa madrepórica

Ciego rectal Ano Brazo

Porción cardíaca del estómago

Esta estrella de mar se alimenta de los tejidos blandos de las ostras.

Glándula digestiva

Canal anular

Ambulacro

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Componente Procesos biológicos 3.2.9 Incorporación

y transporte de nutrientes en artrópodos

El sistema digestivo de los artrópodos es completo y el circulatorio es abierto. La ingestión se realiza con ayuda de apéndices bucales cuya forma varía con los hábi­ tos alimenticios del animal.

Sistema digestivo de los arácnidos

El alimento es succionado por la faringe, se almacena en el buche del esófago y, luego, se tritura en un segmento llamado proventrículo. La digestión extracelular ocurre en el estómago y la absorción de nutrientes en el intestino. Los desechos se eliminan a través del ano. 3.2.9.1 Arácnidos Se caracterizan por poseer, cerca de la boca, un par de apéndices llamados quelí­ ceros. Este grupo incluye a las arañas, los escorpiones y los ácaros, entre otros. Las arañas son carnívoras: atacan a sus presas o las atrapan con una red, las matan con el veneno de sus quelíceros, les inyectan enzimas digestivas y succionan el alimento. Los escorpiones comen arañas e insectos: les inyectan veneno con la punta del abdomen, los despedazan con un par de pinzas que crecen junto a sus quelíceros y succionan el líquido interno. Los ácaros, por lo general, son parásitos de plantas o animales que se sujetan al huésped con los quelíceros y succionan los fluidos inter­ nos de su hospedero.

Cabeza de la araña Estómago succionador

3.2.9.2 Crustáceos Son animales acuáticos como los cangrejos, las langostas y los camarones, pero tam­ bién los hay terrestres como las cochinillas de la humedad. Estos animales se alimen­ tan de detritos que atrapan con sus antenas ramificadas. Luego llevan el alimento a la boca, que está provista de apéndices masticadores. 3.2.9.3 Miriápodos Son animales terrestres de cuerpo alargado y dividido en segmentos, cada uno de los cuales posee un par de apéndices. Su boca está rodeada por órganos masticadores llamados maxilas y mandíbulas. En este grupo se encuentran los ciempiés, que son carnívoros y utilizan veneno para matar a su presa y los milpiés, que se alimentan de restos de plantas y carecen de veneno.

Quelícero

Bolsa estercolar

Intestino

Boca

Glándula digestiva

Las arañas pueden atrapar presas de su mismo tamaño, de las cuales succionan los fluidos corporales.

3.2.9.4 Insectos Presentan una inmensa variedad de comportamientos alimenticios y formas de apa­ ratos bucales. El aparato bucal de los insectos puede ser: Masticador: corta y tritura alimentos sólidos, como hojas o cortezas. Se encuen­ tra, por ejemplo, en las orugas. Cortador-chupador: perfora la piel de animales grandes y succiona su sangre. Se presenta en los zancudos. Chupador: absorbe líquidos. Lo poseen las moscas. Las mariposas tienen un apa­ rato bucal más especializado que cumple la misma función, llamado probóscide. Masticador-lamedor: tritura sólidos y absorbe líquidos. Se encuentra en abejas. Picador-chupador: perfora finamente la piel o la superficie vegetal y succiona los líquidos internos. Se encuentra en chinches y piojos.

Los miriápodos tienen un poderoso veneno, lo que les permite cazar una presa más grande que ellos, como un ratón. ©

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3.2.10

Sistema digestivo del tiburón

Estómago

Intestino

Páncreas

Boca Hígado Válvula en espiral

Cloaca

Incorporación y transporte de nutrientes en vertebrados

Recurso imprimible

Los vertebrados presentan digestión extracelular a lo largo de un tubo diges­ tivo. Su sistema digestivo es completo y presenta algunas especializaciones que analizaremos a continuación. En general, consta de la boca (donde el alimento es triturado y mezclado con la saliva), la faringe, el esófago, el es­ tómago (donde el proceso digestivo es intenso), el intestino delgado (donde se completa la digestión y se absorben los nutrientes), el intestino grueso (donde se absorbe el agua y se forman las heces) y el ano. Además, a lo largo del tubo digestivo encontramos glándulas anexas (las salivales, el hígado y el páncreas). Estas glándulas vierten, en el intestino, jugos digestivos con enzi­ mas (a excepción de la bilis producida por el hígado). El sistema circulatorio es cerrado. El corazón se divide en dos o más cavida­ des. La circulación es sencilla si existe un único recorrido para la sangre, y doble si existen dos: uno hacia los pulmones y otro hacia el resto del cuerpo. En la circulación doble puede ser de dos tipos: incompleta si la sangre se mezcla en el corazón, o completa si no se mezcla. 3.2.10.1 Peces La mayoría de los peces son carnívoros y se alimentan de pequeños inverte­ brados o de otros peces. Muchos tragan a sus presas prácticamente enteras, utilizando filosos dientes para atraparlas y desgarrarlas. Otros peces consu­ men algas o frutos que caen a los ríos. Su sistema digestivo se caracteriza por presentar una válvula espiral ubicada en el intestino, que amplía la superficie de absorción de nutrientes. El tubo digestivo no descarga los desechos en el exterior sino en un conducto llamado cloaca, donde también desembocan los conductos del sistema reproductor y excretor. La cloaca también está pre­ sente en anfibios, reptiles y aves.

Sistema digestivo de un lagarto Boca

Esófago

Estómago

Intestino delgado

Páncreas

Intestino grueso

1 28

Cloaca

3.2.10.2 Anfibios Los anfibios son carnívoros; capturan insectos, lombrices o cualquier otro animal que puedan tragar entero. No tienen dientes y atrapan a las presas con su lengua pegajosa, una especie de cinta que se enrolla y se proyecta como un látigo. 3.2.10.3 Reptiles Los reptiles son, en general, animales carnívoros provistos de una boca muy grande. Sus dientes son cónicos y se remplazan durante toda la vida. Algunos dientes son muy especializados, como los colmillos de las serpientes vene­ nosas que funcionan como una inyección. Las serpientes pueden separar del cráneo la mandíbula o el hueso inferior de la boca para tragar presas enteras más grandes que su cabeza. Las serpientes y los cocodrilos son carnívoros y se alimentan de todo tipo de vertebrados. En cambio, los lagartos comen insec­ tos, y algunos, como las iguanas, comen plantas. Las tortugas son omnívoras, no tienen dientes pero sí un pico duro.

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Componente Procesos biológicos 3.2.10.4 Aves Las aves carecen de dientes; sus picos están adaptados a los diferentes modos de alimentación. La boca tiene glándulas salivales y una lengua corta que ayuda a tragar el alimento y pasarlo a la faringe. El esófago es largo y muscu­ loso, y a menudo posee una importante dilatación, el buche, donde se al­ macena el alimento. El estómago está dividido en un proventrículo, donde se producen los jugos gástricos, y una molleja musculosa, que se mueve y tritura el alimento con ayuda de pequeñas piedritas que el animal traga. Las aves presentan una gran variedad de dietas que se relacionan con la forma de su pico. Las que son carnívoras, como las águilas y las lechuzas, tienen la parte superior del pico encorvada que les sirve para desgarrar la carne. Atra­ pan a sus presas con las garras. Otras cazan animales utilizando su pico. En esos casos, el pico es utilizado como pinza, como en el caso de la garza.

Sistema digestivo de un ave

Proventrículo Molleja

Buche

Cloaca

Muchas aves terrestres se alimentan de insectos, tienen el pico largo y ancho, lo que les facilita atrapar a sus presas durante el vuelo. Otras se alimentan de frutos y suelen tener picos más bien altos para poder tragar con facilidad. 3.2.10.5 Mamíferos Los mamíferos tienen dientes que solo se mudan una vez en la vida. Los dientes de adelante se llaman incisivos y sirven para cortar; detrás de estos están los colmillos que sirven para desgarrar; en el fondo se encuentran los molares, que sirven para moler y triturar. La forma de la dentadura y otras características del sistema digestivo cambian de acuerdo con el tipo de dieta. Los mamíferos carnívoros tienen colmillos afilados con los que matan a su presa. Su estómago grande les permite comer mucho en un momento, de modo que pueden resistir bastante tiempo sin comer mientras encuen­ tran una nueva presa. Los mamíferos herbívoros dedican largos períodos de tiempo a comer, ya que los alimentos vegetales aportan menores cantidades de energía que la carne. La dieta herbívora está asociada a un intestino muy largo, al contrario de la dieta carnívora en la que el intestino es corto.

Recursos imprimibles

Sistema digestivo de un rumiante Panza

Intestino delgado Cuajar

Bonete

Libro

Entre los mamíferos herbívoros se encuentran los rumiantes, como las vacas, que se caracterizan por tener un estómago dividido en cuatro cavidades y por la capacidad de digerir la celulosa con ayuda de bacterias, ya que ninguna enzima digestiva de mamífero puede digerir este carbohidrato, que forma las paredes celulares vegetales. ©

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Competencias científicas

3 ¿Cuál de las siguientes es una diferencia en-

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Completa el siguiente crucigrama con los

nombres de los procesos descritos en cada literal. 1. Distribución de nutrientes y gases respiratorios, y recolección de residuos por todo el cuerpo. 2. Paso de moléculas a través de la membrana celular. 3. Incorporación de alimento al sistema digestivo. 4. Obtención de los nutrientes que componen los alimentos. 5. Incorporación de nutrientes al sistema circulatorio a través de membranas celulares. 6. Eliminación de los materiales no digeridos. 7. Transformación de partículas de alimento en materiales que necesitan las células.

C O M P E T E N C I A S

1

2

tre los dientes de los mamíferos y los de los reptiles? Los dientes de los reptiles se remplazan varias veces durante toda la vida y los de los mamíferos solo una vez. Los dientes de los mamíferos son cónicos y los de los reptiles tienen distintas formas.

4 Lee las siguientes características y marca con

un 3 la imagen del animal que las posee en su totalidad. Sistema circulatorio cerrado. Circulación doble incompleta. Dientes cónicos. Herbívoro.

3

4 5

5 Observa los dientes de los animales de las imágenes que aparecen a continuación.

6 7

Marca, con una 7, los animales carnívoros. Responde: ¿qué característica te sirvió para identificar a los carnívoros? Describe algunos comportamientos que acom­pañan a la carnivoría.

Subraya la respuesta correcta a cada pregunta.

2 ¿Qué mecanismo utilizan algunos inverte-

brados para alimentarse de presas tan grandes o más grandes que ellos mismos? Cazar en grupo y repartir pedazos pequeños entre todos los individuos. Inyectar veneno y expandir todo el cuerpo para envolver a la presa.

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Identificar •

Indagar •

6 Lee la siguiente información. Con base en ella, realiza las actividades 7 y 8.

Los monos capuchinos (Cebus apella) habitan el dosel del bosque tropical de Suramérica. Un estudio de su dieta reveló que comen insectos, arañas, hormigas, orugas y, ocasionalmente, vertebrados pequeños. También consumen alimentos vegetales, con la frecuencia que indica el siguiente gráfico. 16% 11,10%

53,90% 11,20%

6,30% 1,50%

Pulpa de fruta

Semillas

Flores

Hojas

Raíces

Maíz

7 Encierra, en cada caso, la palabra del parénte-

sis que forma una afirmación verdadera con respecto a la información anterior. (Más/ menos) de la mitad de las veces los capuchinos comen pulpa de fruta. Los capuchinos comen (más / menos) semillas que flores. El maíz es el (segundo / tercer) alimento más consumido por los capuchinos. Los capuchinos son animales (herbívoros /omnívoros).

8 Escribe frente a cada alimento del mono ca-

puchino su equivalente en la dieta humana, si lo hay. Sigue el ejemplo. Tabla comparativa de dietas

Capuchino

Humano

Capuchino

Pulpa de fruta

Banano, manzana.

Raíces

Semillas

Maíz

Flores

Invertebrados

Hojas

Vertebrados

Humano

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

ARGUMENTO 9 Lee el siguiente texto. Las egagrópilas son bolos que regurgitan las aves con los restos indigeribles de lo que han comido, como pelos, plumas, piel, huesos, caparazones de insectos. Las más grandes son las de las rapaces nocturnas, como el búho y la lechuza, porque tragan grandes trozos o las presas enteras.

10 Responde estas preguntas: ¿Qué etapa del proceso digestivo se realiza con la expulsión de las egagrópilas? ¿Por qué crees que se regurgitan pelos, plumas, piel y huesos? ¿Qué datos nos puede suministrar el estudio de las egagrópilas?

11 Analiza la siguiente información. Los animales parásitos que se alimentan de sangre suelen tener sistemas digestivos más sencillos que los de otros animales de su mismo grupo.

12 Responde: ¿Qué tipo de nutrientes hay en la sangre? ¿Será necesario que los parásitos realicen digestión extracelular? Explica tu respuesta. ¿Por qué la extracción de sangre que hacen es perjudicial para el animal hospedero? Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO 13 Lee la siguiente información. El estudio sobre la dieta de los monos capuchinos indicó que se alimentan de 71 especies de plantas, que se encuentran distribuidas en todos los espacios del bosque.

14 Elabora un dibujo que represente la rela-

ción entre los capuchinos y su hábitat con respecto a la nutrición.

15 Elabora un cartel que informe sobre la im-

portancia de la vegetación para la fauna silvestre. Incluye un dibujo de los capuchinos. ©

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SOY CIENTÍFICO NATURAL Expliquen cómo se realiza el transporte de sustancias en el interior de una planta. Objetivos 1. Conocer cuáles son los principios físicos que permiten comprender cómo es el proceso de absorción y transporte de sustancias en las plantas. 2. Identificar los tejidos vegetales que intervienen en el proceso de circulación en plantas. 3. Explicar cómo ocurre el proceso de transporte de sustancias en las plantas. Conceptos clave Circulación, capilaridad, tensión y cohesión, vasos conductores. Materiales 4 vasos de precipitados de 100 mL 2 tubos de ensayo Capilares de vidrio de diferentes diámetros Agua Azúcar Azul de metileno Anilina vegetal escogida de color intenso Microscopio Portaobjetos y cubreobjetos Bisturí Una planta de apio fresca Una flor blanca, fresca y con su tallo. Pueden servir claveles, lirios o rosas. Bata de laboratorio y gafas de protección Metodología de trabajo En grupo.

Preguntas problematizadoras ¿Cómo se realiza el transporte de sustancias en el interior de una planta? ¿Qué características tienen los vasos conductores (xilema y floema) de una planta? ¿Cómo los principios de tensión, cohesión y capilaridad permi­ ten comprender el proceso de transporte de sustancias en una planta?

En este laboratorio aplicarás los conceptos de capilaridad, tensión y cohesión para comprender cómo ocurre el transporte de sustancias en el interior de una planta por medio del tejido vascular. Procedimiento Previamente a la realización del laboratorio (dos días antes), realicen las siguientes actividades: 1. Laven la planta de apio con agua limpia. 2. Separen cada una de sus ramas y córtenles los extremos infe­ riores. 3. Observen la planta: la forma de los tallos, los colores y la zona donde hicieron el corte. Reali­ cen dibujos de lo observado. 4. Tomen un vaso de precipitados y viertan en él agua hasta la mitad. Mezclen con la anilina vegetal escogida. La mezcla debe quedar con una coloración intensa. Luego, corten un tallo de apio de unos 6 a 7 cm de largo y colóquenlo dentro de la mezcla. 5. En un tubo de ensayo, mezclen agua con la anilina vegetal escogida e introduzcan una flor blanca que tenga unos 3 a 4 cm de tallo y a la que previamente se le haya cortado el extremo de forma oblicua. 6. Tomen otro vaso de precipitados, viertan en él 50 mL de agua y méz­ clenla con dos cucharadas de azúcar. Laven muy bien una rama de apio con sus hojas y colóquenla en la mezcla. 7. Tomen un tercer vaso de precipitados y viertan en él 50 mL de agua. Luego, coloquen allí una rama de apio, previamente lavada. 8. Consulten acerca de los fenómenos de capilaridad, tensión y cohe­ sión.

1 3 2 Acción de pensamiento: realizo experimentos para comprobar fenómenos naturales.

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Me aproximo al conocimiento como científico natural En el laboratorio

Vaso del xilema

1. Viertan 10 mL de agua en el último vaso de precipita­ dos y mezclen con ella unas gotas de azul de metileno hasta que se difunda totalmente en el agua. 2. Introduzcan verticalmente los capilares de vidrio den­ tro del vaso de precipitados con el agua teñida; dé­ jenlos apoyados sobre las paredes del vaso por unos minutos y observen. Registren sus observaciones en un gráfico.

Floema

Cutícula

3. Tomen las ramas de apio colocadas en el agua pura y en la mezcla de agua con azúcar. Saboreen sus hojas. Describan las diferencias. Análisis de resultados Analiza y responde 1. Comparen las observaciones realizadas durante la práctica con los capilares de vidrio y con la información consultada sobre capilaridad, tensión y cohesión, y respondan: ¿Por qué el agua asciende dentro de los capilares? ¿En cuál capilar alcanzó mayor altura?, ¿por qué? ¿Qué es lo que determina la altura que alcanza el agua dentro de un tubo capilar? 2. ¿Podemos decir que los puntos de colores observados en el tallo de la rama de apio, corresponden a los vasos conductores de una planta? Justifiquen su respuesta.

3. Retomen los montajes de los días anteriores y obser­ ven el tallo de apio. Verán puntos del color de la anilina utilizada, en la parte superior del tallo. Observen la flor, probablemente apreciarán unas redes de color en los pétalos. Describan sus observaciones.

3. ¿Podríamos afirmar, de acuerdo con la observación de la experiencia con las flores, que los pétalos de estas también tienen vasos conductores?, ¿por qué? 4. ¿Cuál es la diferencia de sabor entre las hojas de los dos tallos? Conclusiones

4. Hagan con el bisturí un corte transversal sobre la rama de apio para obtener una lámina muy fina.

1. ¿Cómo pueden explicar que el agua ascienda por un tallo sin la participación de la raíces?

5. Monten la lámina sobre un portaobjetos, viertan una pequeña cantidad de agua sobre el corte y cúbranlo con el cubreobjetos.

2. ¿Qué relación existe entre el diámetro promedio de los vasos conductores en las plantas y la rapidez del movi­ miento de las sustancias en ellos?

6. Observen al microscopio utilizando diferentes aumen­ tos. Realicen este procedimiento cuidadosamente.

3. ¿Pueden los fenómenos de capilaridad, tensión y cohe­ sión ayudarles a comprender cómo circulan las sustan­ cias en el interior de las plantas?, ¿por qué?

Resultados 1. Dibujen lo que observaron a través del microscopio. 2. Comparen sus observaciones y sus dibujos con la si­ guiente imagen e identifiquen en la lámina de apio las estructuras señaladas.

Profundiza ¿Sería posible diseñar una práctica de laboratorio, seme­ jante a la anterior y utilizando colorantes, en la cual se pudieran identificar a simple vista el xilema y el floema? Si fuera así, ¿cómo lo harías? ©

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133

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3

Nutrición humana El contexto

Entorno vivo

Tu plan de trabajo… Explicar los procesos de ingestión, digestión y absorción humana. Explicar la circulación sanguínea y linfática y su relación con la nutrición. Identificar los grupos de alimentos y los nutrientes que cada uno de estos aporta.

Encuentra en tu Evaluaciones: 3 De desempeño

3 Prueba PISA

8 Multimedia

1 Audio

1 Galería

8 Imprimibles

8 Actividades

8 Enlaces web

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Los medios de comunicación permanentemente bombardean a los televidentes con estereotipos de belleza en los que la delgadez es valorada como un requisito indispensable para alcanzar éxito personal, social y laboral.

La situación actual Estos parámetros de belleza tan particulares y excluyentes han llevado a muchas personas a obsesionarse con su cuerpo a tal punto que desarrollan un trastorno de la conducta alimentaria denominado anorexia. Esta se caracteriza porque la persona que la padece cree verse obesa, aun cuando su peso se encuentre por debajo de lo recomendado. Esta conducta ocasiona un deterioro de las funciones vitales de la persona, que tiende a agudizarse con el paso del tiempo y que puede desencadenar en graves consecuencias, incluso la muerte.

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Audio

Ubica en el tiempo el estudio de la nutrición humana Pregunta problematizadora ¿Cómo puedes descubrir qué alteraciones se producen cuando dejas de comer o cuando no lo haces en forma adecuada y responsable? Conociendo la función que cumple cada tipo de alimento en tu

cuerpo y todos los procesos que las diversas partes de tu cuerpo realizan con ellos. Así puedes saber para qué utiliza tu cuerpo los nutrientes.

Desarrollando hábitos encaminados a proteger tu cuerpo, al co-

nocer las consecuencias de las carencias y los desórdenes alimentarios.

Realizando acciones encaminadas a promover que las personas

con las que compartes también desarrollen hábitos de cuidado y protección de su cuerpo. Por ello, asumirás compromisos personales y sociales, y les demostrarás con argumentos sólidos la importancia de mantener una nutrición responsable.

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Aristóteles Habló de la nutrición y el apetito como potencias que se manifiestan en los seres vivos como en una jerarquía de niveles. Andreas Vesalio Dedicó el quinto de sus libros al estudio de los órganos encargados de la nutrición. Andreas Cesalpino Propuso el término circulación y justificó la teoría del retorno de la sangre venosa a través de las venas. William Harvey Interpretó con precisión la circulación humana.

345 a. C.

162 d. C.

Galeno Comprobó que el ventrículo izquierdo contenía sangre.

1543 1546

Miguel Servet Mostró que la sangre pasaba del lado derecho del corazón al lado izquierdo.

1555 1733

Stephen Hales Calculó la presión sanguínea con prácticas en animales.

1896

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Los alimentos

1. Consumo energético para diferentes actividades (kcal/kg de peso/min)

Actividad

Consumo energético

Dormir

0,016

Ver televisión

0,021

Subir escaleras

0,250

Asistir a clase

0,031

Montar en bicicleta

0,150

Nadar

0,166

Jugar baloncesto

0,142

Jugar fútbol

0,135

Estar de pie

0,030

Caminar con paso ligero

0,065

Correr

0,151

Actividad

Recurso imprimible

Los alimentos son todas aquellas sustancias que incorporamos a nuestro cuerpo y que resultan vitales para nuestra existencia. Los alimentos están formados por nutrientes que satisfacen las necesidades básicas del organismo: proporcionan la energía que actúa como combustible celular para que podamos realizar las diferentes actividades; son la materia prima con la cual el organismo construye las moléculas complejas que conforman las estructuras de nuestro cuerpo y contienen minerales y vitaminas que participan en una gran variedad de reacciones metabólicas. Los alimentos contienen diversas clases de nutrientes, sin embargo, generalmente poseen un tipo de nutriente en mayor proporción. De acuerdo con el nutriente que se encuentra en mayor proporción y con la función que este cumple en el organismo, los alimentos se clasifican en: constructores, reguladores y energéticos. Los alimentos constructores. Son aquellos que están constituidos mayoritariamente por proteínas. Como recordarás, las proteínas están formadas por aminoácidos que constituyen la materia prima a partir de la cual las células de tu cuerpo construyen y renuevan las proteínas y otras estructuras celulares y tejidos del cuerpo. En el grupo de los alimentos constructores se encuentran los de origen animal como carne, huevos, miel, leche y sus derivados, y alimentos de origen vegetal como fríjoles, lentejas, garbanzos y arvejas. Los alimentos reguladores. Son aquellos que constituyen la principal fuente de vitaminas y minerales, y se encuentran en mayor proporción en frutas y verduras. Resultan indispensables para el organismo porque regulan muchos procesos y, en general, el buen funcionamiento del organismo, su ausencia o déficit provoca la aparición de enfermedades. En el grupo de los alimentos reguladores se encuentran todas las frutas y las hortalizas. Los alimentos energéticos. Son aquellos que están constituidos mayoritariamente por carbohidratos y grasas, que proporcionan la energía necesaria para realizar todas las actividades físicas y metabólicas del organismo. En el grupo de los alimentos energéticos se encuentran los azúcares y los almidones, presentes en tubérculos como la papa, el plátano o la yuca, en los cereales como el arroz, el trigo y la cebada, y en las grasas como el aceite y la mantequilla. La energía de los nutrientes se mide en calorías. Una caloría se define como la cantidad de calor necesaria para incrementar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua. Tu cuerpo en reposo consume aproximadamente 1.500 calorías por día. El ejercicio incrementa de manera significativa los requerimientos calóricos, por ejemplo, un atleta puede elevar temporalmente su consumo calórico desde una caloría por minuto en reposo a casi 20 durante el ejercicio intenso.

Tipos de alimentos: energéticos (A), reguladores (B y C), constructores (D).

A

136

B

C

D

©

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Componente Procesos biológicos

Las vitaminas

Ampliación

Actividad

Enlace web

1.1 multimedia Las vitaminas son nutrientes imprescindibles para el buen funcionamiento del organismo que se requieren en pequeñas cantidades. Con excepción de la vitamina D que es sintetizada por el organismo, las demás vitaminas se obtienen de los alimentos, tanto de los de origen vegetal como de los de origen animal. La siguiente tabla resume las principales vitaminas para el organismo humano. Vitamina

Principales funciones en el cuerpo

Alimentos donde se encuentra

Síntomas de su deficiencia

Hidrosolubles B1 Tiamina

Participa en reacciones metabó­ Carnes principalmente hígado; licas para la el buen funciona­ lácteos; yema de huevo; cereales miento del sistema nervioso. integrales; legumbres y verduras.

Debilidad muscular, in­ suficiencia cardíaca y respiratoria y cambio de estado de ánimo.

B2 Riboflavina

Permite asimilar proteínas, gra­ Gran variedad de alimentos: leche sas y carbohidratos y contribuye y sus derivados, carnes, levaduras, a la salud de la piel y la visión. vegetales verdes y cereales.

Lesiones en las comisuras de la boca y en los ojos, dificultad en la cicatriza­ ción.

B6 Piridoxina

Permite la renovación de eritro­ Carne, pescado, lácteos; cerea­ citos y contribuye a la produc­ les de granos integrales y frutos ción de hormonas y proteínas. secos completos.

Irritabilidad, convulsio­ nes, tirones musculares, dermatitis.

B12 Cobalamina

Mantiene la salud del sistema Lácteos, carnes especialmente nervioso y permite la producción atún y sardinas. En ningún vege­ de hemoglobina y la síntesis de tal se en­cuentra. ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Anemia y alteraciones neu­­­ro­lógicas, deficiencia respiratoria.

Asimila el colágeno, facilita la absorción del hierro y mantiene C saludables cartílagos, huesos, Ácido ascórbico dientes y vasos sanguíneos. For­ talece el sistema inmune.

Guayaba, naranja, mandarina, tomate de árbol, tomate, pe­ pino, pimentón y espinaca. No se encuen­tra en alimentos de ori­ gen animal.

Escorbuto (degeneración de la piel, dientes, vasos sanguíneos, hemorra­ gias).

Liposolubles Vegetales amarillos, rojos y verdes oscuros. Frutas como durazno, melón, papaya y mango. Yema de huevo.

Ceguera nocturna, ce­ guera permanente, de­te­ rio­ro del sistema inmune.

D Colecalciferol

Aumenta la absorción del calcio Aceite de hígado de bacalao, y del fósforo; contribuye a su al­ huevos, lácteos. El organismo la macenamiento. produce por exposición al sol.

Raquitismo infantil (de­ formidades óseas), debi­ lita el sistema digestivo.

E Tocoferol

Fortalece el sistema inmune, promueve el adecuado funcio­ Granos, vegetales de hojas ver­ namiento del sistema cardiovas­ des, mantequilla y margarina. cular; evita daños celulares.

Posible anemia.

K Fitomenadiona

Participa en el proceso de coa­ Hígado, aceites vegetales, ce­ gulación de la sangre y la renova­ reales integrales, vegetales, pro­ ción de los glóbulos rojos. ducto de bacterias intestinales.

Hemorragias internas y sangrado.

A Retinol

Incrementa la resistencia a in­ fecciones, mantiene una óptima visión; fortalece el crecimiento y el desarrollo de los huesos.

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137

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Los minerales

1.2 Los minerales son nutrientes inorgánicos que el organismo no puede fabricar por sí mismo, por lo cual es necesario que los adquiera con los alimentos o por medio del agua, ya que se encuentran disueltos en ella. Estos nutrientes son fundamentales para actividades celulares como la regulación del paso del agua a través de la membrana o el transporte de sustancias en el interior de la célula. Los minerales participan en funciones importantes del cuerpo, como la formación ósea y dental, la contracción muscular, la producción del impulso nervioso, el funcionamiento adecuado del sistema inmunológico y la producción de energía dentro de las células. Alimentos ricos en minerales. Mineral

138

A continuación aparecen las funciones de algunos minerales, los alimentos que los contienen y los síntomas de su deficiencia.

Principales funciones en el cuerpo

Alimentos donde se encuentra

Síntomas de su deficiencia

Ca Calcio

Formación de huesos y dientes. Carnes principalmente hígado; lác­ Coagulación sanguínea. Transmi­ teos; yema de huevo; cereales inte­ sión del impulso nervioso. grales; legumbres y verduras.

Falta de crecimiento. Raquitismo, osteoporo­ sis. Convulsiones.

P Fósforo

Formación de huesos y dientes. Carnes, huevos, lácteos, frutas secas, Metabolismo celular. Secreción de granos integrales y legumbres. la leche materna.

Decaimiento, debilidad, temblores y, en algunos casos, anorexia y desór­ denes respiratorios.

K Potasio

Equilibrio del agua corporal. Fun­ Carnes (salmón, bacalao), cereales, ción nerviosa. frutas (banano).

Debilidad muscular. Pa­ rálisis.

Cl Cloro

Formación de jugos gástricos.

Calambres musculares. Disminución del ape­ tito.

Na Sodio

Principalmente la sal de mesa y ali­ Balance del agua corporal. Función mentos procesados como la carne o nerviosa. Transporte de sustancias. el pescado ahumado, pan.

Deshidratación, mareo y baja presión arterial.

Semillas y frutas secas, germen de Transmisión de impulsos nerviosos. trigo, levadura de cerveza, cereales Mg Contracción y relajación muscular. integrales, legumbres y verduras de Magnesio Transporte de oxígeno a nivel de hoja verde; y, en menor cantidad, en tejidos y metabolismo energético. carnes, lácteos y frutas.

Falta de crecimiento. Alteraciones del com­ portamiento. Debilidad. Espasmos.

Fe Hierro

Hace parte de la hemoglobina. Cereales, carnes, legumbres, frutas Activa el grupo de vitaminas del y nueces. Lácteos, mariscos, sal yo­ complejo B. Estimulación de la in­ dada. munidad y la resistencia física.

Anemia. Debilidad. Re­ sistencia disminuida a las infecciones.

I Yodo

Constituyente de la hormona ti­ Frutas y vegetales que se consumen roidea. crudos.

Bocio (aumento de la glándula tiroides).

Sal de mesa.

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Componente Procesos biológicos

La nueva pirámide nutricional

Recursos imprimibles

Ampliación multimedia

1.3 La nueva pirámide nutricional es una guía alimentaria propuesta por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, en 2005, con el propósito de plantear pautas y recomendaciones para una alimentación sana y equilibrada, que incluye una gran variedad de alimentos, la frecuencia con la que se deben consumir y la práctica de ejercicio físico de manera regular para conseguir un estilo de vida saludable. Mantiene la clasificación de los alimentos en seis grupos, organizados en sendas franjas verticales de distintos colores:

En la nueva pirámide nutricional cada franja indica un tipo de alimento:

Cereales y derivados Verduras y hortalizas frescas Frutas frescas Productos lácteos Carnes, pescados, huevos y legumbres secas Aceites y grasas

La nueva pirámide nutricional, además de la clasificación de los alimentos, recomienda la moderación en consumo de grasas, sal y azúcares refinados, sugiere el consumo de cereales preferiblemente integrales y tiene en cuenta que no todos los alimentos que pertenecen a un grupo son favorables o perjudiciales, por ejemplo, realiza distinciones entre las grasas benéficas y las grasas menos recomendables. 1.3.1 Recomendaciones para una Para conseguir una dieta saludable, es importante:

dieta saludable

Consumir todo tipo de alimentos, sin abusar de ninguno de ellos. Incluir en cada comida alimentos que contengan abundantes proteínas, por su aporte para el crecimiento y mantenimiento de los huesos y los músculos. Reducir el consumo de dulces, bebidas azucaradas y grasas de origen animal. Comer frutas y verduras en abundancia, pues son ricas en fibra, vitaminas y minerales. Moderar el consumo de pizzas, hamburguesas y alimentos fritos, ya que presentan un contenido calórico muy elevado y un valor nutritivo escaso. Tomar de 1,5 a 2 litros de agua diarios. Limitar o suprimir el consumo de bebidas alcohólicas. Complementar la dieta con la práctica frecuente de ejercicio o actividad física. Las conductas alimenticias que eliminan algunos grupos de alimentos, como el vegetarianismo, deben suplir el aporte de proteínas, incluyendo alimentos vegetales como las legumbres en grandes cantidades. ©

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Dieta equilibrada

1.4

Enlace web

Se llama dieta al conjunto de sustancias sólidas y líquidas que ingiere el ser humano a lo largo del día. Las dietas deben ser específicas para cada persona en función de su actividad física, su edad y su género. Para llevar una vida sana es importante que la dieta sea completa, variada y equilibrada, esto se logra cuando proporciona todos los tipos de alimentos y las cantidades suficientes de nutrientes y energía para que el organismo cubra su gasto energético diario y demás necesidades. Para tomar todos los nutrientes es necesario que estos estén repartidos entre los diferentes alimentos. Pero no se trata de comer en exceso sino de comer lo necesario.

El consumo de las llamadas comidas rápidas debe ser moderado, pues su aporte calórico es muy alto frente a la baja calidad de nutrientes que aporta.

Los jóvenes tienen mayores requerimientos nutricionales que las personas adultas, debido a que precisan de mayor energía para su crecimiento y de nutrientes adicionales que su organismo utilizará como bloques de construcción para que su cuerpo pueda crecer y desarrollarse. Si se ingiere menor cantidad de nutrientes que la requerida, se generan problemas de crecimiento; por el contrario, si se incorporan en exceso, aparecen ciertos trastornos como la obesidad. 1.4.1 Dieta y actividad física La actividad física o ejercicio físico se entiende como el conjunto de prácticas y movimientos del cuerpo que implican un gasto de energía superior al consumo de energía requerido en sus procesos metabólicos. La actividad física es indispensable para complementar una dieta balanceada ya que con ella se incrementa el gasto energético, se acelera la actividad celular dependiendo de la actividad física y de la duración de la misma, se utilizan las reservas energéticas del cuerpo, se mejora tanto la circulación como la respiración. Los especialistas recomiendan una práctica moderada de diversas actividades físicas por un tiempo mayor a 30 minutos y tres veces por semana. La actividad debe ser controlada y adecuada para la edad, la talla, el peso y las condiciones de salud de cada persona. La práctica excesiva de una actividad física sin la supervisión adecuada puede conllevar problemas musculares, debilitamiento del sistema inmunológico, envejecimiento prematuro de las células y lesiones serias como el desgaste de estructuras óseas. 1.4.2 Dieta y edad La dieta y la actividad física deben cambiar y modificarse según la edad. Por ejemplo, los niños recién nacidos deben consumir leche materna hasta los seis meses de edad; este alimento les proporciona los nutrientes y los requerimientos energéticos indispensables para su desarrollo. A partir de entonces, se irán incluyendo diversos alimentos en la dieta de los niños, hasta que de esta hagan parte todos los grupos de alimentos en la proporción adecuada según su peso, talla y edad.

Cuando realizamos alguna actividad física, aumentan nuestras necesidades energéticas y el consumo de oxígeno.

14 0

Una dieta equilibrada desde la infancia y la adolescencia, acompañada de una actividad física constante, permitirá un desarrollo adecuado del organismo. En la edad adulta y en la madurez, la dieta se debe modificar, consumiendo en menor cantidad grasas y carbohidratos. El agua debe estar presente en cantidades considerables en todos los períodos de la vida.

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SOY CIENTÍFICO NATURAL

Me aproximo al conocimiento como científico Componente Procesos biológicos natural

Verifiquen qué alimentos contienen monosacáridos y almidones. Objetivos 1. Desarrollar habilidades para manipular reactivos. 2. Identificar monosacáridos y almidones en alimentos que consumimos habitual­ mente. Conceptos clave: Carbohidratos, monosacáridos, almidones, polisacáridos. Materiales Tubos de ensayo Gradilla Pinzas Mechero Goteros Solución de Lugol Solución de Fehling A y B o Solución de Benedit Solución alcalina (sosa, potasa, bicarbo­ nato, etc.) Porciones pequeñas de los alimentos que consumes habitualmente en tus onces, como frutas, galletas, jugos, ali­ mentos de paquetes Metodología de trabajo Individual o en grupo

Pregunta problematizadora ¿Contienen monosacáridos o almidones los alimentos que consumes en tus onces? En este laboratorio verificarás si los alimentos que consumes habitual­ mente en tus onces poseen monosacáridos o almidones. Al finalizar el laboratorio, debes eliminar aquellas porciones de alimentos con las que experimentes. Procedimiento Identificación de monosacáridos 1. Coloca, en dos tubos de ensayo, un poquito de un alimento. 2. Añade 1 mL de solución de Fehling A (que contiene sulfato de cobre, CuSO4) y 1 mL de Fehling B o solución de Benedit. 3. Calienta los tubos a la llama del mechero hasta que hiervan. La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo-naranja y será negativa si queda azul o cambia a un tono azul-verdoso. Identificación de polisacáridos 1. Coloca en un tubo de ensayo ralladura de un alimento. 2. Añade tres gotas de la solución de Lugol. 3. Observa y anota los resultados. 4. Observa y anota los resultados que hayan obtenido tu grupo y los demás grupos de trabajo con las distintas muestras de alimentos. La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color azul, y será negativa si el yodo mantiene su color amarillo. Realiza el mismo procedimiento con las demás porciones de alimentos.

Análisis de resultados Analiza y responde 1. ¿Qué alimentos de los que consumes en tus onces tienen monosacáridos? 2. ¿Qué alimentos de los que consumes en tus onces tienen almidones? 3. ¿Para qué utiliza tu cuerpo estos alimentos con los que experimentaste? Acción de pensamiento: establezco relaciones causales entre los datos recopilados.

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1 41

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Competencias científicas

INTERPRETO A F I A N Z O

Kilocalorías 10

1 Observa la tabla que muestra el tiempo que

requiere el organismo para degradar algunos alimentos, en relación con la realización de algunas actividades. Con base en ella, res­ ponde las preguntas 2 a 4.

6 4 kcal

4

4 kcal

2

Pastel de chocolate con helado (500 calorías)

Plátano (70 calorías)

Correr

45 minutos

6 minutos

Montar bicicleta

70 minutos

10 minutos

Caminar

120 minutos

18 minutos

Ver televisión

300 minutos

40 minutos

Actividad

C O M P E T E N C I A S

2 ¿A qué crees que se debe esta diferencia en el

tiempo de degradación de los dos alimentos?

3 ¿Cuáles de las actividades recomendarías a una persona que desea consumir los alimen­ tos citados en la tabla?, ¿por qué?

4 Si consumieras un alimento con alto conte­

nido de calorías, como por ejemplo, una torta de chocolate, ¿qué actividades realizarías para quemar estas calorías y durante cuánto tiempo?

5 Observa la imagen de la pirámide nutricional

0 Grasas Carbohidratos Proteínas

Calorías, proteínas, grasa y carbohidratos en 100 gramos de algunos alimentos Alimento

Calorías/ Proteínas/ Gramo Gramos

Grasa/ Gramos

Glúcidos/ Gramos

Leche de vaca pasteurizada

50

3,4

2,5

3,9

Kumis

76

3,5

0,4

14,9

Yogur

60

2,9

1,0

10,5

Carne de res magra

150

21,5

6,5

0,0

Queso

280

15,0

15,0

0,0

Jamón

147

20,4

66,0

0,0

Frutas cítricas

42

1,0

0,2

10,5

Otras frutas

60

0,8

0,2

15,5

Huevos

160

12,0

12,0

0,5

Pan blanco

337

9,0

3,4

66,1

Arepa frita

306

3,4

20,3

31,6

Mantequilla

730

0,6

82,0

0,0

propuesta por la sociedad dietética estadou­ nidense en 2011 que encuentras en la pá­ gina 125. Escribe, en tu cuaderno, tu opinión acerca del hecho de haber incluido la práctica de ejercicio permanente en esta.

7 Responde. ¿Cuáles de estos alimentos reco­

6 Lee la siguiente información, la gráfica y la ta­

8 Teniendo en cuenta que debes consumir

La cantidad de energía que contiene un nutriente se mide por el calor que desprende y se expresa en calorías alimentarias o cal, que equivalen a 1 kilocaloría (kcal). Mientras los lípidos aportan 9 kcal por gramo, las proteínas y los carbohidratos aportan 4 kcal por gramo.

Los alimentos que lo componen y su valor nutricional. Cantidad total de calorías de cada desayuno.

bla. Con base en ellas, realiza las actividades 7 a 10.

14 2

9 kcal

8

mendarías a un atleta en su desayuno y por qué? aproximadamente 2.200 kcal diarias si tu ac­ tividad física es mínima y 2.500 kcal cuando tu actividad es moderada, organiza un menú de desayuno balanceado para tres días, en el cual indiques:

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Identificar •

Indagar •

Cantidad de calorías destinadas para el almuerzo. Cantidad de calorías destinadas para la cena. Cantidad de calorías destinadas para las onces de la media mañana y de la tarde.

9 Escoge uno de tus compañeros de curso.

¿Cuáles de los alimentos relacionados en la tabla le recomendarías?, ¿por qué?

10 Completa el cuadro con algunos de los ali­ mentos de la tabla que indica calorías, proteí­ nas, grasa y carbohidratos (ver página 128).

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

12 Completa el diagrama de barras con los datos de la tabla anterior. % de hematocrito 45 40 35 30 25 20 1/2012 3/2012 6/2012 8/2012 12/2012 Fechas (mes/año)

Alimentos Constructores

Reguladores

Energéticos

Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO 13 Escribe dos posibles causas de la disminu­ ción en el hematocrito que se observa en el diagrama.

ARGUMENTO 11 Lee el problema y, con base en él, realiza las actividades 12 a 16.

La carencia de hierro en el organismo es un problema nutricional mundial que afecta principalmente a lactantes, embarazadas y adolescentes. Durante las primeras etapas de la adolescencia, cuando el crecimiento es muy acelerado, se corre el riesgo de presentar anemia (baja cantidad de glóbulos rojos en la sangre) por deficiencia de hierro y, según esta enfermedad avanza, se puede observar cansancio, debilidad, inapetencia, baja concentración y sueño. El porcentaje de glóbulos rojos de la sangre, que se denomina hematocrito, permite determinar el grado de anemia de una persona. Se ha estudiado el hematocrito de una joven adolescente, y se han obtenido los siguientes resultados: Fechas (mes/año) Porcentaje de 1/2012 3/2012 6/2012 8/2012 12/2012 hematocrito 42% 38% 31% 36,5% 42,2% Referencia: hematocrito normal 40-54%

1. 2.

14 ¿Qué pudo haber sucedido para que los ni­ veles de hematocrito se incrementaran de julio a agosto del año 2012?

15 ¿Qué factores (fisiológicos o relacionados

con su comportamiento) pudieron variar en la joven a fines del año 2012?, ¿cómo lo sabes?

16 Si el hematocrito de una adolescente es

bajo, ¿qué tipo de dieta debe consumir? Explica tu respuesta elaborando un posible menú de desayunos y almuerzos para tres días.

17 Las tendencias de las pirámides nutricio­

nales actuales se están orientando hacia la moderación del consumo de grasas de origen animal y de azúcares, a la vez que promueven la práctica de actividad física diaria. Diseña un afiche que invite a llevar una vida saludable, e incluya recomenda­ ciones nutricionales y hábitos saludables. ©

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Ingestión, digestión y absorción

Glándulas salivales Glándula parótida accesoria

Conducto parotídeo Glándula parótida Glándula sublingual

Glándula submaxilar

2. Actividad Enlace web El proceso de nutrición en el ser humano inicia con tres etapas importantes: la ingestión, la digestión y la absorción, todas ellas son realizadas por el sistema digestivo. Este sistema está constituido por: El tubo digestivo, que es un conducto de unos diez metros de longitud, en el que se diferencian las siguientes partes: boca, esófago, estómago, intestino delgado e intestino grueso. Las glándulas digestivas, que son órganos, segregan o vierten diferentes sustancias, necesarias para la fragmentación de los alimentos y son las glándulas salivales, el hígado y el páncreas. Estudiemos, paso a paso, la forma como ocurren los procesos de ingestión, digestión y absorción en el sistema digestivo.

Ingestión

2.1 La ingestión es el mecanismo por medio del cual se incorpora el alimento al organismo, este proceso se realiza por la boca.

Interior de la boca Labio Paladar duro

Ampliación

Digestión

Actividad Enlace web 2.2 multimedia La digestión es el fraccionamiento de los alimentos ingeridos hasta obtener los nutrientes que contienen, los cuales pueden ser utilizados por las células en la realización de sus funciones vitales. La digestión se presenta a nivel bucal, gástrico e intestinal y en todas ellas se presentan dos fases:

Paladar blando Úvula Orofaringe

La fase mecánica hace referencia a las acciones que realizan las estructuras participantes y que contribuyen con la transformación física del alimento.

Amígdalas Lengua Caninos (desgarran) Incisivos (cortan)

Premolares y molares (muelen y trituran)

Partes de un diente

D

F

Digestión bucal

2.3 La digestión inicia en la boca, que es una cavidad en la que se encuentran: La lengua. Órgano muscular, que se encarga de mover los alimentos o trozos de ellos para que entren en contacto con los dientes y la saliva, de manera que se produzca su mezclado y su primera transformación.

A C

B

La fase química hace referencia a las acciones que realizan las enzimas, que son sustancias que transforman químicamente los alimentos.

E

Los dientes. Piezas duras que rompen, desgarran y trituran el alimento. Los niños tienen 20 dientes, que se pierden gradualmente y son remplazados por los definitivos. Estos son 32, se distribuyen de a 16 en los dos maxilares y son de cuatro clases: incisivos (8), caninos (4), premolares (8) y molares (12). La saliva. Producida por las glándulas salivales, que son pequeños órganos, en forma de racimo, que se ubican por pares así:

El esmalte (A) es la capa externa que cubre la corona del diente (B). La dentina (C) le da al diente su color característico. La pulpa (D) contiene vasos sanguíneos y filamentos nerviosos. El cemento (E) es una capa dura que protege la raíz (F).

144

GLÁNDULAS SALIVALES Sublinguales

Submaxilares

Parótidas

se ubican

se ubican

se ubican

Debajo de la lengua.

En la parte posterior del piso de la boca.

Sobre la mandíbula y en frente de las orejas.

©

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Componente Procesos biológicos

Fase mecánica de la digestión bucal. Es realizada por: Los dientes, al desgarrar, fragmentar y triturar el alimento, fenómeno llamado masticación.

Tabla 1. Enzimas que actúan durante la digestión bucal. Enzimas

Función

Amilasa

Desdobla los almidones y los convierte en azúcares.

Lisozima

Destruye o degrada las bacterias.

La saliva, al humedecer los trozos de alimento, proceso llamado insalivación. La lengua, al realizar el mezclado de los alimentos o trozos de ellos con la saliva. Fase química de la digestión bucal. Es realizada por acción de dos enzimas presentes en la saliva: la amilasa y la lisozima (ver tabla 1). La saliva contiene mucina que lubrica los alimentos y facilita su paso por el tubo digestivo. Los alimentos que son sometidos a la fase mecánica y química de la digestión bucal son transformados en una masa viscosa llamada bolo alimenticio. Este es ahora transportado de la boca al estómago a través de la faringe y el esófago con ayuda de la lengua. A este proceso se le denomina deglución. Para impedir que el bolo alimenticio entre a las vías respiratorias, existe una estructura cartilaginosa, llamada epiglotis, que tapa la abertura de la laringe momentáneamente mientras se produce la deglución. Es por ello que durante la deglución, no puedes respirar. La faringe es un conducto que conecta la boca con el esófago (también conecta a la nariz y la boca con la tráquea). El esófago es un tubo que conduce el bolo alimenticio hacia el estómago por medio de la contracción y la relajación de los músculos lisos que lo recubren. Este movimiento rítmico produce ondas llamadas movimientos peristálticos.

Digestión gástrica

Ampliación

Sistema digestivo humano Glándulas salivales Faringe

Boca

Esófago

Estómago

Hígado

Vesícula

Actividad biliar 2.4 multimedia La digestión gástrica inicia cuando el bolo alimenticio llega al estómago, órgano Duodeno muscular expandible con capacidad para albergar de dos a cuatro litros de alimento. La primera zona del estómago es el cardias, un esfínter que evita que el Yeyuno alimento y los jugos gástricos suban hacia el esófago. Los alimentos pueden perColon manecer en el estómago por un período de hasta seis horas y pasan gradualmente ascendente hacia el intestino regulados por la acción del píloro que es una válvula que separa la parte inferior del estómago de la parte superior del intestino delgado. Íleon

La fase mecánica de la digestión gástrica. Es realizada por la contracción y la relajación rítmica de los músculos longitudinales, circulares y oblicuos que forman el estómago, lo cual hace que las sustancias alimenticias se desplacen del cardias hacia el píloro, frotando las paredes, para mezclarse con el jugo gástrico, y que vuelvan al cardias por la región gástrica central. Al desplazamiento de las sustancias del cardias al píloro se le llama movimientos peristálticos, y al desplazamiento del píloro al cardias, se le conoce como movimientos antiperistálticos. La fase química de la digestión gástrica. Es realizada por las glándulas situadas en la mucosa del estómago, que producen jugo gástrico, cuyo principal componente es el ácido clorhídrico (HCl). Es una sustancia que funciona como un potente antiséptico, es decir, evita infecciones y proporciona la acidez necesaria para la acción de las enzimas gástricas (ver tabla 2). Al finalizar la digestión gástrica las sustancias alimenticias se han convertido en un líquido ácido, de consistencia espesa, llamada quimo. Los movimientos peristálticos impulsan el quimo hacia el intestino delgado.

Páncreas Colon transverso

Ciego Apéndice Intestino delgado Ano

Recto Colon descendente

Tabla 2. Enzimas que actúan durante la digestión gástrica. Enzimas

Función

Pepsina y renina

Aceleran la transformación de las proteínas en péptidos.

Lipasa gástrica

Participa en la di­ gestión de lípidos. ©

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1 45

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Competencias

Órganos que participan en la digestión intestinal

2.5

Digestión intestinal

Recurso imprimible

La digestión más importante es la que ocurre en el intestino delgado. Este es un tubo angosto de seis a siete metros de longitud y 2,5 centímetros de diámetro. Está conformado por tres regiones: el duodeno, que corresponde a los primeros 25 cm de longitud, el yeyuno y el íleon que constituyen la parte restante. Fase mecánica de la digestión intestinal. Es realizada por: Los movimientos peristálticos o de propulsión, que son contracciones que favorecen la progresión del quimo a lo largo del intestino delgado. Los movimientos de segmentación o de mezclado, que son contracciones que dividen sucesivamente el quimo en el intestino y facilitan la mezcla del contenido intestinal con los jugos digestivos. Fase química de la digestión intestinal. Es realizada por sustancias producidas por el páncreas, el hígado y por el intestino delgado. Estos órganos producen estas secreciones que actúan de manera directa en la digestión intestinal: el jugo intestinal, la bilis y el jugo pancreático.

A B

El jugo intestinal es un líquido, producido por las células de la pared del intestino, constituido por enzimas que se encargan de completar el proceso digestivo. El jugo intestinal también contiene mucina, que protege al intestino de la acción de las enzimas intestinales.

H G C F

D

E

La bilis es un líquido alcalino, amarillento, compuesto por sales biliares, agua y colesterol. Es producida por las células del hígado y almacenada en la vesícula biliar para ser vertida al duodeno cuando hay presencia de lípidos. Actúa como emulsificador de grasas, es decir, facilita la acción de las enzimas, como las lipasas, sobre las grasas. El jugo pancreático es producido por el páncreas y es vertido al duodeno. Está compuesto por un líquido alcalino que neutraliza la acidez del contenido que sale del estómago y por enzimas. En la tabla se resumen las principales enzimas que actúan durante la digestión intestinal.

A. Hígado B. Vesícula biliar C. Conducto cístico D. Conducto colédoco E. Duodeno F. Conducto pancreático G. Páncreas H. Conducto hepático

Al terminar la digestión intestinal, el quimo se ha transformado en un líquido blanco y lechoso llamado quilo, formado por las sustancias solubles o nutrientes simples que ahora están listos para ser absorbidos. Enzimas que actúan durante la digestión intestinal

Origen

Jugo intestinal

Enzima

Función

Peptidasas

Transforman las proteínas en aminoácidos.

Maltasa

Actúa sobre la maltosa y la convierte en glucosa.

Lactasa

Actúa sobre la lactosa de la leche transformándola en glucosa y galactosa.

Sacarasa

Transforma la sacarosa en glucosa y fructosa.

Lipasas

Contribuyen con la digestión de los lípidos.

Amilasas pancreáticas Transforman en maltosa los almidones que aún no han sido degradados. Jugo Lipasa pancreática Actúa sobre los cuerpos grasos, reduciéndolos a gotitas de grasa y luego, a ácidos grasos y glicerol. pancreático Tripsina Continúa la acción de la pepsina para transformar las proteínas en péptidos de menor tamaño.

14 6

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Componente Procesos biológicos L

Regulación hormonal de la digestión

2.6

El proceso digestivo está controlado por órganos especializados llamados glándulas que secretan hormonas, sustancias químicas producidas por células especializadas que viajan por el torrente sanguíneo y activan la producción de enzimas.

K

Absorción

2.7 El proceso de absorción es el paso de nutrientes, desde el sistema digestivo hacia la sangre, para que sean transportados y distribuidos a cada célula del cuerpo.

A

Absorción en el intestino delgado. El intestino delgado (ver en la imagen el literal A), es la principal zona de absorción de nutrientes. Sus paredes internas están muy replegadas formando las vellosidades intestinales (B). En su interior hay vasos sanguíneos (C), que recogen las sustancias digeridas y las reparten a todas las células del cuerpo. Cada vellosidad está provista de un vaso linfático o conducto quilífero (D), y de capilares venosos y arteriales que conducen los nutrientes al sistema circulatorio. Dependiendo de la naturaleza de cada molécula, el proceso de absorción se realiza de diferentes maneras:

A

Los glúcidos (E), son absorbidos por transporte activo y difusión facilitada. Los aminoácidos (F) y los dipéptidos (G), son absorbidos por transporte activo. Tanto los glúcidos como los derivados peptídicos pasan a los capilares sanguíneos de las vellosidades intestinales, que convergen en la vena porta. Esta vena lleva la sangre desde el intestino hasta el hígado. Las sustancias grasas (H), como los ácidos grasos, la glicerina, el colesterol y las vitaminas liposolubles viajan por una ruta indirecta a través del sistema linfático. Estas moléculas entran por difusión pasiva, en las células de la mucosa, donde se unen a proteínas (I), para formar complejos de lipoproteínas, llamados quilomicrones (J). Los quilomicrones pasan a los vasos quilíferos de las vellosidades intestinales, y de ahí, a vasos linfáticos mayores que vierten finalmente su contenido al torrente sanguíneo. Las vitaminas hidrosolubles se absorben a lo largo del intestino delgado, excepto la vitamina B12. Absorción en el intestino grueso. La absorción de agua, sodio y sales minerales comienza en el intestino delgado y sigue en el colon del intestino grueso (K). Poco a poco, los residuos de la digestión se hacen más consistentes, ya que llegan a perder un 70% de agua por absorción. En el intestino grueso existe un gran número de bacterias simbióticas, de la especie Escherichia coli (L), que fermentan y descomponen los restos no absorbidos. En el proceso, estas bacterias sintetizan algunas vitaminas, como la B1, B2, B12 y K, que también son absorbidas.

B

E C F G H I

Egestión

2.8 Las sustancias que no han sido absorbidas pasan al intestino grueso gracias a los movimientos peristálticos de sus paredes y los residuos de la digestión se van haciendo más sólidos, hasta transformarse en las heces que terminan acumulándose en el último tramo del intestino, el recto. Una vez allí, son eliminadas periódicamente al exterior a través del ano. Este proceso es conocido como egestión.

D

J Difusión facilitada

Transporte activo

Difusión

Quilomicrón ©

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Competencias científicas

4 Observa la imagen que representa una región

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Lee las siguientes afirmaciones. Escribe V, si

del sistema digestivo y glándulas anexas. Con base en ella, realiza las actividades 5 y 6.

son verdaderas o F, si son falsas. Explica tu respuesta. La digestión empieza en el estómago. El ácido clorhídrico es una enzima producida por las paredes del intestino. Las proteasas son enzimas que rompen proteínas. La pared interna del intestino delgado es lisa para facilitar la absorción de nutrientes.

C O M P E T E N C I A S

2 Observa el esquema que relaciona diferentes

órganos que forman el sistema digestivo. Completa el esquema, escribiendo en los recuadros los procesos fisiológicos más importantes relacionados con la ingestión, digestión o absorcion que realiza cada órgano. Boca

5 Escribe el nombre de cada estructura señalada.

6 Explica la función que realiza cada estructura señalada.

7 Observa la imagen que muestra los dientes

permanentes y los de leche. Con base en ella, realiza las actividades 8 a 11.

Esófago B

A Estómago 5

Intestino delgado

Hígado Páncreas

Intestino grueso

3 Explica por qué en el esquema anterior las flechas que acompañan al hígado y al páncreas van hacia la izquierda.

4 3 2 1

6

7 8 3

4

5

2 A

1

B

8 Escribe en cada recuadro el título que corresponde a cada imagen.

9 Dibuja y escribe, en tu cuaderno, los nombres de los tipos de dientes numerados en las imágenes A y B.

10 Responde, ¿qué tipo de dientes no aparecen en la dentadura B?

11 Si cada adulto tiene dos arcadas dentales,

una en el maxilar superior y otra en el maxilar inferior, ¿cuántos dientes tiene en total?

14 8

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Identificar •

Indagar •

12 Observa la imagen que muestra el efecto del movimiento peristáltico. Con base en ella, realiza las actividades 13 a 15.

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

19 Responde: ¿para qué utilizas el tipo de tela que se asemeja a la apariencia interna del intestino delgado?

20 Explica cuál es la función de las estructuras

Músculos circulares relajados

en forma de dedo que aparecen en la imagen (B) en la actividad 16.

Músculos circulares contraídos

Desarrollo compromisos personales y sociales

ARGUMENTO

Masa de alimento

21 Lee el siguiente caso: imagina que una 13 Explica cómo se realiza este movimiento. 14 Responde: ¿qué función tienen los movimientos peristálticos?

22 Describe detalladamente lo que ocurriría

15 Escribe un párrafo, en tu cuaderno, en el que

expliques cómo se vería afectado el proceso de digestión si no se llevaran a cabo los movimientos peristálticos.

16 Observa la imagen que muestra una porción

de intestino delgado (A) y una ampliación (B) de una pequeña parte de este. Con base en ella, realiza las actividades 17 a 23. A

persona desarrolla una enfermedad en la que paulatinamente pierde las estructuras en forma de dedo de su intestino delgado, hasta que este queda en su interior totalmente liso.

B

en el organismo de la persona, indicando cómo se vería afectado su proceso de nutrición.

23 Explica en qué forma esta persona podría mantener una adecuada nutrición.

24 Explica qué procesos fisiológicos relacio-

nados con el sistema digestivo se verían afectados en una persona por la sobreproducción de la secreción de las glándulas situadas en la mucosa del estómago.

PROPONGO 25 La ocurrencia de enfermedades del sis17 Describe la estructura interna del intestino delgado.

18 Marca con una 7 la opción correcta. Si comparas la apariencia interna del intestino delgado con un tipo de tela, dirías que su apariencia es similar a un trozo de: seda. lana. lino. toalla.

tema digestivo está relacionada, en gran medida, con malos hábitos alimenticios y con la capacidad que tienen los medios de comunicación de promover estereotipos que, en muchas ocasiones, van en contra de los hábitos nutricionales saludables. Reúnete con cuatro compañeros. Creen y diseñen un plegable en el que inviten a sus compañeros a tomar conciencia de esta situación, y a desarrollar y mantener hábitos nutricionales saludables. Compartan el plegable. ©

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Anatomía del corazón

3.

Circulación

Enlace web

La circulación es el proceso por el cual se distribuyen nutrientes y oxígeno a todas las células del cuerpo y se recogen los desechos del metabolismo celular para llevarlos hasta las estructuras del organismo que se encargan de su eliminación. Este proceso es realizado por el sistema circulatorio, por el que fluye la sangre, y por el sistema linfático, por el que circula la linfa. El buen funcionamiento de las células depende de que el medio interno se mantenga relativamente constante; es decir, que no varíen sus propiedades (composición, temperatura, etc.). El mantenimiento de estas propiedades se denomina homeostasis, y para ello los diferentes sistemas del organismo deben realizar sus funciones eficientemente. Pero aun cuando todos ellos realizaran su labor eficazmente, una falla en los mecanismos de transporte afectaría de forma grave y, en ocasiones, fatal al organismo, porque es el sistema circulatorio el encargado de mantener la continua renovación del medio interno. Vena cava superior

Aurícula derecha

Cayado aórtico Arteria pulmonar izquierda Aurícula izquierda

Arteria coronaria izquierda

Arteria coronaria derecha Ventrículo derecho

Trabéculas musculares

Pericardio

150

Ventrículo izquierdo Punta o ápex cardíaco

Endocardio

Miocardio Epicardio

El sistema circulatorio

Enlace web 3.1 El sistema circulatorio está constituido por vasos sanguíneos que forman un sistema de conductos, que permiten la circulación de las sustancias dentro del organismo, la sangre que constituye el medio líquido circulante y un órgano propulsor: el corazón. Es un sistema cerrado, es decir, que la sangre circula solo por los vasos sanguíneos sin salir de ellos.

3.1.1 El corazón El corazón es un órgano muscular hueco situado en la cavidad torácica entre los pulmones hacia el lado izquierdo. Su masa, de unos 250 y 300 gramos en mujeres y hombres adultos, respectivamente, es del tamaño de tu puño, tiene forma de cono con la punta dirigida hacia abajo y a la izquierda. Está protegido por una membrana llamada pericardio y formado por el miocardio y el endocardio. El pericardio es la membrana que envuelve el corazón y está formada por dos partes: una externa, llamada pericardio fibroso, que es dura y no elástica, y evita el excesivo estiramiento del corazón al ejecutar su movimiento de relajación o diástole. Una interna, llamada pericardio seroso o epicardio, que está formada por dos capas: visceral y parietal. Entre ellas hay un espacio que contiene el líquido pericárdico. Este reduce la fricción entre las capas visceral y parietal durante los movimientos del corazón. El miocardio, que es la capa más gruesa, está conformada principalmente por músculo cardíaco y es responsable de la contracción involuntaria del mismo. Sus fibras musculares están formadas por fibras más delgadas, llamadas miofibrillas, compuestas, a su vez, por unidades musculares llamadas sarcómeros. Las miofibrillas contienen miofilamentos formados por proteínas así: los filamentos gruesos están constituidos por la proteína llamada miosina y los filamentos delgados están constituidos por las proteínas actina, troponina y tropomiosina, que se entrecruzan en forma de Z, y producen la contracción del corazón. El endocardio es la capa más delgada e interna del corazón; sus paredes están revestidas por el endotelio, que evita que la sangre se coagule.

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Componente Procesos biológicos Ampliación

Enlace web

3.1.1.1 Configuración interna del corazón multimedia El interior del corazón está dividido en cuatro cavidades: dos superiores o aurículas y dos inferiores o ventrículos. Estas cavidades están formadas por dos tabiques:

Vista superior del corazón Válvula tricúspide

Válvula mitral

Válvula aórtica

Uno longitudinal llamado tabique interventricular, divide al corazón en dos mitades que no tienen entre ellas ninguna comunicación: corazón derecho y corazón izquierdo. Uno transversal que corresponde a los tabiques aurículo-ventriculares, que separan a las aurículas de los ventrículos. El grosor de las paredes que forman las aurículas es menor que el de las paredes que forman los ventrículos. A su vez, el grosor de las paredes que forman el ventrículo derecho es menor que el de las que forman el ventrículo izquierdo, debido a que el derecho debe bombear la sangre a los pulmones, mientras que el izquierdo, debe hacerlo a todo el organismo. Cada aurícula comunica con el ventrículo correspondiente por medio del orificio aurículo-ventricular, provisto de una válvula así: La válvula del corazón derecho se llama tricúspide, porque está formada por tres cúspides o laminillas.

Válvula pulmonar

Aurícula izquierda

Corte longitudinal del corazón Arteria braquiocefálica Arteria Arteria carótida subclavia Vena cava superior Arteria Arco aórtico pulmonar Arteria derecha pulmonar izquierda

La válvula del corazón izquierdo se llama mitral o bicúspide, porque está formada por dos cúspides o laminillas. Estas válvulas tienen forma de embudo que se hunde en el ventrículo y unas fibras muy resistentes, llamadas fibras tendinosas, unen las puntas de sus bordes libres a la pared ventricular para impedir que la válvula penetre en la aurícula cuando se contrae el ventrículo. Las válvulas se abren y se cierran, para permitir o cortar el paso de la sangre desde las aurículas hacia los ventrículos, pero no en sentido contrario.

Aurícula derecha

Vías de entrada y salida del corazón A las aurículas llegan las venas. A la aurícula izquierda llegan cuatro venas pulmonares, dos de cada pulmón. Estas son las únicas venas que transportan sangre oxigenada. A la aurícula derecha llegan dos venas cavas, una superior y otra inferior, con sangre de todo el cuerpo. De los ventrículos salen las arterias. Del ventrículo derecho parte la arteria pulmonar (transportando sangre no oxigenada), que se bifurca en dos ramas. Estas conducen la sangre a cada uno de los pulmones. Del ventrículo izquierdo sale la arteria aorta, que impulsa la sangre al resto del cuerpo. La salida de sangre de los ventrículos está regulada por las válvulas sigmoideas, situadas al inicio de las arterias que se abren solo como consecuencia de la contracción de los ventrículos, e impiden que la sangre retorne al interior. La válvula semilunar o sigmoidea pulmonar, que permite el paso de la sangre del ventrículo derecho a la arteria pulmonar. La válvula semilunar o sigmoidea aórtica, que permite el paso de la sangre del ventrículo izquierdo a la aorta y, de allí, al resto del organismo. La regulación del movimiento del corazón está a cargo del centro de regulación cardiovascular, localizado en la región del cerebro ubicada entre el bulbo y la protuberancia.

Tabique Ventrículo derecho interventricular Vena cava Ventrículo izquierdo inferior Venas pulmonares izquierdas Válvula mitral Anillo anterior

Comisura anterior media Cuerdas tendinosas

Comisura lateral posterior Anillo posterior Músculo lateral papilar Músculo medial papilar ©

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3.1.1.2 El impulso cardíaco El impulso cardíaco es el mecanismo eléctrico que da origen al latido del corazón. Se inicia en el marcapasos, que es el nombre común que recibe el nodo sinoauricular o de Keith y Flack, situado en la unión de la aurícula derecha con la vena cava superior.

Los vasos sanguíneos son de tres tipos: arterias, venas y capilares.

El impulso cardíaco se extiende desde el nodo sinoauricular por una red de fibras muy finas de naturaleza muscular llamada haz de His, que mide aproximadamente un centímetro de longitud y permite que el impulso se transmita de las aurículas para que se contraigan de manera sincrónica a los ventrículos. Estos, en cuestión de segundos, se contraen simultáneamente. El haz de His se extiende por el endocardio y se ramifica hasta formar las fibras de Purkinje. El sistema nervioso autónomo controla la frecuencia del impulso cardíaco.

B A

Irrigación sanguínea El corazón, requiere de irrigación sanguínea que le proporcione nutrientes y oxígeno a las células que lo conforman. Esta irrigación la reciben por medio de las arterias coronarias. De igual manera, los desechos del metabolismo celular se vierten a la sangre en un complejo de venas, el sistema venoso coronario o el seno coronario, conformado por la vena coronaria mayor o vena coronaria izquierda y vena coronaria menor o vena coronaria derecha.

E F

I

G

C D

H

Vena Arteria

J

3.1.2 Los vasos sanguíneos Los vasos sanguíneos forman el sistema vascular y constituyen las vías principales a través de las cuales el sistema circulatorio transporta la sangre. Esta lleva los nutrientes, que son absorbidos por las células del intestino delgado, y el oxígeno incorporado por medio de los pulmones a las células de todo el cuerpo, y recoge las sustancias de desecho producto del metabolismo celular. De igual manera, por medio de estos conductos, se transportan hormonas secretadas por glándulas que intervienen en diferentes procesos. La estructura del sistema vascular presenta una variedad de tejidos o túnicas clasificadas en: La túnica íntima es la capa de revestimiento interno del vaso y está formada por tejido epitelial llamado endotelio. La túnica media contiene cantidades variables de músculo liso y tejido elástico.

Capilar

La túnica adventicia es la más externa del vaso, está conformada principalmente por tejido conectivo rico en fibras elásticas y colágeno.

K A. Túnica íntima B. Músculo liso C. Tejido conjuntivo elástico D. Túnica adventicia E. Válvula semilunar F. Túnica íntima G. Músculo liso H. Tejido conjuntivo elástico I. Túnica adventicia J. Membrana basal K. Endotelio

152

Túnica media

Túnica media

3.1.2.1 Arterias Las arterias son vasos sanguíneos que conducen, desde el corazón hasta los diferentes órganos del cuerpo, sangre oxigenada, con excepción de la arteria pulmonar que conduce la sangre sin oxigenar del corazón a los pulmones. Sus paredes son muy gruesas, resistentes y elásticas por lo que pueden soportar la elevada presión con la que circula la sangre impulsada por el corazón. La aorta es la arteria de mayor tamaño que transporta de manera rápida el volumen de sangre que sale del ventrículo izquierdo, de ella se ramifican las otras arterias, que van disminuyendo su calibre a medida que se alejan del corazón, para convertirse en arteriolas que presentan paredes con abundante músculo liso y ofrecen alta resistencia al paso del flujo sanguíneo, por último, se ramifican en capilares.

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Componente Procesos biológicos 3.1.2.2 Venas Las venas son vasos sanguíneos que conducen la sangre sin oxigenar y las sustancias de desecho, producto del metabolismo celular desde los distintos órganos y estructuras del cuerpo hasta el corazón, a excepción de la vena pulmonar que transporta sangre oxigenada de los pulmones al corazón. En su recorrido, la sangre se filtra en los riñones para eliminar las toxinas que son desechadas por medio de la orina. Las paredes de las venas son más finas y menos elásticas en comparación con las arterias y por ellas circula sangre a menor presión. Poseen válvulas que impiden el retorno de la sangre a los tejidos. Las venas se ramifican en vénulas que se forman en la unión de los vasos sanguíneos. Presentan un menor diámetro que las venas y transportan la sangre desde los capilares hasta las venas. 3.1.2.3 Capilares Los capilares son vasos sanguíneos muy delgados microscópicos, con hendiduras llenas de agua entre sus células. Se ubican entre las terminaciones de las arteriolas y las vénulas formando una red y presentan diámetros muy pequeños, que permiten que los glóbulos rojos circulen, uno tras otro, en el interior de ellos. A través de las paredes de los capilares se realiza el intercambio de sustancias, como los nutrientes, los gases y los desechos, en ambos sentidos, según los requerimientos de las células del organismo. Según su localización, sus características y las sustancias que transportan, los capilares presentan la siguiente clasificación: Continuos o de tipo muscular: se encuentran principalmente en los tejidos nervioso, muscular y conjuntivo. No presentan perforaciones, lo cual evita el paso de muchas sustancias. Discontinuos o sinusoidales: se encuentran principalmente en la médula ósea, órganos linfoides, bazo, hígado. Son irregulares y se adaptan a la forma de la estructura en la cual estén. Fenestrados o viscerales: se encuentran en el páncreas, el tubo digestivo, las glándulas endocrinas. Presentan poros cerrados por un diafragma, con excepción del glomérulo renal. A medida que la sangre llega a los capilares, se disminuye la presión, debido a lo angosto de sus paredes, disminuye el tiempo de circulación y se facilita la difusión. En los espacios alrededor de los capilares se encuentra un líquido denominado líquido intersticial, formado por la filtración continua del plasma sanguíneo. Este líquido está compuesto principalmente por agua, en la que se encuentran disueltos nutrientes, hormonas, gases, residuos metabólicos, linfocitos y proteínas.

Sistema circulatorio humano V. yugular derecha

A. carótida

V. subclavia

Tronco braquiocefálico

Cayado aórtico

A. subclavia A. humeral

V. cefálica

A. radial A. cubital V. cava inferior

V. radial V. cubital

A. Aorta abdominal

V. ilíaca

A. ilíaca A. femoral

V. femoral A. poplítea

V. poplítea V. tibial

A. tibial posterior

V. peronea

A. peronea

V. pedia

A. pedia

A: Arteria V: Vena

Ampliación

Principales vasos sanguíneos multimedia Se consideran vasos sanguíneos principales las venas o las arterias de gran tamaño que transportan un volumen considerable de sangre y alimentan venas secundarias que se encargan de llevar la sangre a todas las células del cuerpo. Así mismo, reciben la sangre de vénulas o arteriolas. Cuando alguno de estos vasos sanguíneos se corta y la persona no es atendida de manera inmediata, puede morir desangrada en pocos minutos. La ilustración muestra los principales vasos sanguíneos de nuestro cuerpo. ©

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Competencias científicas

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Escribe el nombre de cada una de las estructuras numeradas en la imagen.

7

C O M P E T E N C I A S

5

6 3

1 2

4

los donde se realiza el intercam, lo bio gaseoso, a través de los inspirado que permite que el del aire sea incorporado al flujo sanguíneo y que proveniente de los desechos el metabólicos sea eliminado en la espiración. Nutrientes Desechos Plasma Plaquetas Corazón Glóbulos blancos Pulmones Capilares Dióxido de carbono Sangre (3) Venas Glóbulos rojos Arterias Oxígeno

3 Escribe en los recuadros el nombre de cada estructura señalada y la función que realiza.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

4 Lee la siguiente tabla que relaciona la intensi2 Completa la información que aparece en el siguiente párrafo. Utiliza las palabras del recuadro.

La circulación sanguínea transporta la que es el medio por el cual circuy los . La lan los es considerada un tipo de tejido conjuntivo con una matriz líquida denominada , donde se encuentran en sus, y pensión los . Los vasos sanguíneos constituyen un circuito de transporte que lleva la desde el a todos los tejidos corporales, , y de regreso al corazón, por las . Toda la sangre pasa por por las

15 4

dad del ejercicio con la frecuencia cardíaca en pulsaciones por minuto (p.p.m.). Con base en ella, realiza la actividad 5.

Frecuencia cardíaca en (p.p.m.)

Intensidad del ejercicio realizado

Entre 60 y 80

Reposo

Entre 90 y 120

Muy baja

Entre 130 y 150

Baja

Entre 160 y 170

Media

Entre 180 y 190

Alta

Entre 200 y 220

Muy alta

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Identificar •

Indagar •

5 Responde: ¿encuentras diferencias significativas entre la intensidad del ejercicio realizado y la frecuencia cardíaca? Explica.

ARGUMENTO 6 Analiza el enunciado y la gráfica. Luego, responde las preguntas 7 a 12.

La presión sanguínea es la fuerza que ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos. mmHg 120 100 mmHg 120 80 100

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

13 Explica cuál fue el principal adelanto tecnológico moderno que permitió descifrar el mecanismo por el que la sangre pasa de las arterias a las venas.

14 Busca información sobre tres científicos que

hayan hecho otros avances importantes acerca de la circulación, y completa el siguiente cuadro sobre ellos. Científico Avance obtenido Importancia

Presión sistólica Presión sistólica

6080 4060 3240 20 2032 1520 20 0 15 Vasos 0 sanguíneos

15 Lee y analiza la siguiente información. A

B

C

D

E

7 ¿Qué tipo de vasos sanguíneos son los señalados con las letras A, B y C?

8 ¿Qué tipo de vasos sanguíneos son los señalados con las letras D y E?

9 ¿Qué diferencias existen entre los vasos sanguíneos A y E?

10 ¿Cuál de los vasos sanguíneos debe soportar

El conocimiento de la circulación sanguínea se logró, en gran parte, gracias a que los investigadores pudieron hacer disecciones de cadáveres humanos, pues hasta el siglo XVII, esto no era posible.

16 Con base en tu análisis, responde las siguientes preguntas.

¿Consideras que el estudio científico de cadáveres humanos es imprescindible para conocer el funcionamiento de nuestro cuerpo? ¿Estarías dispuesto a realizar este tipo de estudio para investigar sobre el cuerpo humano? Respalda tu respuesta con dos razones. Desarrollo compromisos personales y sociales

una mayor presión sanguínea?, ¿por qué?

11 ¿Cuáles vasos sanguíneos señalados en la gráfica son más propensos a reventarse por efecto de una alta presión sanguínea? Argumenta tu respuesta.

12 ¿Existe relación entre la cantidad de capas

que poseen los vasos sanguíneos y el efecto que tendría el resistir una alta presión sanguínea? Respalda tu respuesta con dos razones.

PROPONGO 17 ¿Consideras que es útil someterse a una re-

visión médica antes de realizar actividades deportivas? Justifica tu respuesta a la luz de los casos de muerte súbita.

18 ¿Cómo crees que se podrían prevenir estos casos en los colegios?

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Medio interno

4.

El medio interno es el conjunto de líquidos que rodean las células de un organismo. Las células extraen de él los nutrientes y el oxígeno que necesitan, y en él vierten los desechos y el dióxido de carbono que producen . En las personas, el medio interno está formado principalmente por los líquidos circulantes: sangre y linfa, y por el plasma intersticial. Plasma sanguíneo

Sangre

Linfa

Leucocito

Vaso sanguíneo

Eritrocito Células del cuerpo

4.1

Vaso linfático

La sangre

La sangre es un tejido líquido viscoso, de color rojo y de sabor salado que circula por el interior de los vasos sanguíneos. Está conformada por dos componentes principales: un líquido llamado plasma que corresponde al 55 o 60 del porcentaje del volumen sanguíneo. Componentes celulares o cuerpos formes (glóbulos rojos o eritrocitos, glóbulos blancos o leucocitos y plaquetas) que corresponden a un 40 o 45 por ciento del volumen restante. En los seres humanos la linfa circula por los vasos linfáticos y la sangre lo hace por los vasos sanguíneos.

El 8% de la masa corporal de una persona está representado por la sangre en un volumen que puede variar entre 5 y 6 litros. Si colocamos una muestra de sangre en un tubo de ensayo y lo centrifugamos por unos minutos, vemos claramente dos fases bien definidas: la fase del fondo compacta, que corresponde a las células sanguíneas y la fase superior líquida, que es más abundante y corresponde al plasma. La sangre transporta todos los elementos indispensables para la realización de los procesos vitales, tales como: Nutrición. Transporta los nutrientes desde el sistema digestivo hacia todas las células del organismo.

Actualidad científica La ingeniería genética estudia la posibilidad de generar células sanguíneas para las personas que no pueden recibir transfusiones.

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Respiración. Conduce el oxígeno desde los pulmones hasta las células, y el dióxido de carbono producido por estas en sentido inverso. Excreción. Recoge los residuos producidos por las células y los conduce al sistema excretor, para que puedan ser eliminados al exterior. Defensa. Transporta las células de defensa del organismo. Regulación térmica. Interviene en la regulación de la temperatura corporal, calentando o enfriando el cuerpo.

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Componente Procesos biológicos 4.1.1 Formación de la sangre La formación de la sangre es un proceso conocido como hematopoyesis. Las células sanguíneas proceden de un precursor común o célula madre que se origina en la médula ósea, y que está en el interior de los huesos. Estas células son pluripotenciales, esto significa que pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula sanguínea. En la vida embrionaria la hematopoyesis ocurre en el hígado, el bazo y los ganglios linfáticos. Después del nacimiento del bebé, tiene lugar en la médula ósea de todos los huesos. Cuando la persona llega a la edad adulta, este proceso ocurre solamente en algunos huesos como las vértebras, el esternón, las costillas, el húmero y el fémur. A medida que pasan los años del adulto, la médula ósea de estos huesos deja de hacer esta labor. Médula ósea Glóbulos rojos

Médula ósea amarilla

Interior del hueso

Hueso compacto

Esternón Costillas Húmero

roja

Fémur

Hueso esponjoso

4.1.2 Composición de la sangre La sangre humana está compuesta por una parte líquida, llamada plasma, donde se encuentran diferentes tipos de células sanguíneas.

Las células sanguíneas proceden de la médula ósea roja de algunos huesos, como el fémur y el húmero.

4.1.2.1 Plasma Es un líquido de color amarillento constituido en un 90% por agua. En él se encuentran disueltas una gran variedad de sustancias, entre las que destacan diferentes proteínas, glúcidos, lípidos, sales minerales y gases (oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno). La mayoría de las propiedades de la sangre se deben a las proteínas. El plasma sin ciertas proteínas se denomina suero sanguíneo. El proceso por el que el plasma se solidifica se llama coagulación. Entre las proteínas que circulan disueltas en el plasma se encuentran las proteínas de transporte de vitaminas y las liposolubles o de coagulación sanguínea. Además, en el plasma viajan solutos como glucosa, lípidos, aminoácidos y nitrógeno gaseoso. Las proteínas plasmáticas que se encuentran de manera más abundante en el plasma son las que viajan a diferentes partes del cuerpo. Dentro de estas se encuentran la albúmina, que controla el flujo de agua a través de la membrana plasmática, la globulina, que transporta nutrientes e interviene en la defensa del organismo, y el fibrinógeno que contribuye con la coagulación de la sangre. 4.1.2.2 Células sanguíneas Las células sanguíneas, conocidas también como cuerpos formes, son de tres tipos: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Todas las células sanguíneas se producen en la médula ósea.

Plasma

Células sanguíneas

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Los glóbulos rojos o eritrocitos Son pequeñas células bicóncavas, carentes de núcleo. Son elásticos y deformables, lo que les permite atravesar incluso los capilares más finos. Su forma aplastada y ovalada les permite contar con una mayor superficie, y esto incrementa su capacidad para liberar y absorber oxígeno a través de su membrana plasmática.

A C

Su color rojo se debe a que en su interior se encuentra una proteína, la hemoglobina. Su función es transportar el oxígeno desde los pulmones a las diferentes células del organismo, y, además, eliminar el dióxido de carbono producido por dichas células durante el metabolismo celular. En una persona sana hay entre 4,5 y 5,5 millones de eritrocitos por mm3 de sangre (45% del volumen de la sangre), es decir, que son las células más abundantes de la sangre. Las plaquetas o trombocitos Son fragmentos celulares sin núcleo procedentes de megacariocitos. Los megacariocitos permanecen dentro de la médula ósea, donde se desprenden trozos de su citoplasma envueltos en membrana celular y, de esta manera, se forman las plaquetas. Intervienen en los procesos de coagulación de la sangre. Hay entre 150.000 y 300.000 por mm3 de sangre.

B

Células sanguíneas: (A) Glóbulos rojos o eritrocitos. (B) Glóbulos blancos o leucocitos. (C) Plaquetas o trombocitos.

Los glóbulos blancos o leucocitos Son células más grandes que los eritrocitos y poseen núcleo. Pueden ser de uno de estos seis tipos: neutrófilos, eosinófilos, basófilos, linfocitos, monocitos y megacariocitos. Todos ellos cumplen funciones defensivas contra las infecciones. Los leucocitos se encargan de la protección y la inmunidad del organismo contra agentes que puedan generar infecciones. Podemos encontrar entre 5.000 y 9.000 leucocitos por mm3 de sangre. Existen diferentes tipos de leucocitos: TIPOS DE GLÓBULOS BLANCOS O LEUCOCITOS

Leucocitos sin núcleo lobulado

Monocitos

Viajan por los capilares hasta las heridas. Al abandonar la sangre, se convierten en macrófagos que envuelven a las partículas invasoras para eliminarlas.

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Linfocitos

Fabrican anticuerpos, que son las sustancias químicas que nos protegen de enfermedades. Atraviesan las paredes de los capilares y circulan desde los órganos linfáticos a la sangre a través de la linfa.

Leucocitos con núcleo lobulado

Neutrófilos

Basófilos

Eosinófilos

Llamados también polimorfonucleares. Viajan por el torrente sanguíneo hasta los tejidos para destruir bacterias, hongos y demás agentes infecciosos.

Son los menos numerosos, participan en la respuesta inmunológica produciendo sustancias vasodilatadoras y anticoagulantes.

Este tipo de glóbulos blancos interviene en la prevención de enfermedades alérgicas, inflamatorias y en la eliminación de parásitos.

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Componente Procesos biológicos Recurso imprimible

Contracción del corazón

4.2 El movimiento del corazón permite que la sangre circule por todo el organismo. Este movimiento es involuntario, a pesar de que el músculo cardíaco está conformado por fibras musculares de naturaleza estríada. Todas las células del miocardio responden al estímulo de contracción del corazón ya que dicho estímulo se origina en las mismas células. El corazón presenta un sistema automático con propiedades mecánicas y eléctricas que envía impulsos eléctricos y estimula las fibras musculares cardíacas para que se contraigan y, al hacerlo, expulsen la sangre de las diferentes cavidades. 4.2.1 Ciclo

cardíaco

A

Arco aórtico

V. cava superior

A. pulmonar derecha

A. pulmonar izquierda

V. pulmonares

V. pulmonares Diástole auricular

Ampliación multimedia

El ciclo cardíaco es el período que va desde el final de una contracción cardíaca hasta el final de la contracción siguiente. Consta de una sístole y una diástole auricular, y de una sístole y una diástole ventricular.

Sístole ventricular

Diástole auricular

Sístole auricular

B

Los fenómenos que ocurren durante cada ciclo cardíaco son los siguientes: 1. Sístole auricular, que ocurre cuando las dos aurículas se contraen, de forma que promueven el paso de sangre hacia los ventrículos.

Diástole ventricular

2. Sístole ventricular, que ocurre cuando los dos ventrículos se contraen. El aumento de presión ocasiona el cierre de las válvulas tricúspide y mitral y este cierre provoca un ruido, que es el primer ruido cardíaco. Entonces, la sangre es enviada a las arterias (pulmonar y aorta). Mientras esto ocurre, las aurículas están rejaladas, es decir, en diástole auricular. 3. Diástole ventricular, que se produce al disminuir la presión del ventrículo por causa del desplazamiento de sangre hacia las arterias. Como consecuencia, se cierran las válvulas aorta y pulmonar y esto genera el segundo ruido cardíaco. Cuando la presión ventricular disminuye por debajo de la presión auricular, se abren las válvulas aurículo-ventriculares y se inicia la fase de llenado ventricular. Diástole auricular

Ciclo cardíaco

1. La sangre, procedente de las diversas partes del cuerpo, entra en el corazón. A la aurícula derecha entra por las venas cavas, y a la aurícula izquierda, a través de las venas pulmonares. 2. Las aurículas se dilatan, mientras las válvulas mitral y tricúspide permanecen cerradas.

(A) Corazón en sístole ventricular y diástole auricular. (B) Corazón en diástole ventricular, y sistole auricular.

Diástole ventricular 7. Los ventrículos se hinchan al recibir sangre de las aurículas. Las válvulas sigmoideas permanecen cerradas, para impedir que la sangre de las arterias entre a los ventrículos. Sístole auricular

Sístole ventricular 3. Los ventrículos se contraen y las válvulas sigmoideas se abren. Las válvulas mitral y tricúspide permanecen cerradas, lo que impide que la sangre regrese a las aurículas. 4. La sangre es impulsada desde el ventrículo izquierdo hacia la arteria aorta, y desde el ventrículo derecho a la arteria pulmonar.

6. Las aurículas se contraen. Se abren las válvulas mitral y tricúspide, y pasa sangre a los ventrículos. 5. Cuando la sangre ha pasado a las arterias, las válvulas sigmoideas se cierran, lo que impide que la sangre regrese a los ventrículos. ©

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La doble circulación

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4.3 Las personas presentan un tipo de circulación denominada doble y completa. Se considera que es doble, porque en un recorrido completo la sangre pasa dos veces por el corazón, estableciéndose así dos circuitos. Es completa, porque no hay mezcla de sangre rica en oxígeno con sangre rica en dióxido de carbono. Esto es posible porque el corazón está separado por el tabique interventricular que divide en dos lados el corazón: derecho e izquierdo, y cada lado recoge e impulsa sangre hacia un circuito diferente. Los dos circuitos que se establecen son el circuito pulmonar y el circuito general. Circuito pulmonar. Es el que se establece entre el corazón y los pulmones. En este circuito, la sangre cargada de dióxido de carbono, recogida en todos los órganos del cuerpo, llega a la aurícula derecha por las venas cavas superior e inferior. De allí, pasa al ventrículo derecho, de donde sale hacia los pulmones por la arteria pulmonar. Cuando pasa por los alvéolos pulmonares, la sangre libera dióxido de carbono y se carga de oxígeno. Una vez realizado el intercambio, la sangre es transportada por las venas pulmonares hasta la aurícula izquierda del corazón. La presión de este circuito en el cuerpo humano es cinco veces menor que la del circuito general, dado que es más pequeño y alimenta solo un sector (los pulmones), esto hace que el proceso de circulación de la sangre requiera menor trabajo y presiones más bajas. Debido al corto recorrido que realiza la sangre, también se conoce como circulación menor. Tronco de las arterias pulmonares

Circulación de la cabeza Arterias carótidas

Venas yugulares Arteria pulmonar derecha

Arteria aorta

Vena pulmonar derecha

Aurícula derecha

Aurícula izquierda

Ventrículo derecho

Ventrículo izquierdo

Vena supra-hepática

Arteria gástrica

Vena porta

Aorta abdominal

Vena gástrica Vena cava inferior

Arterias renales Venas renales

Circuito de la circulación humana.

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Capilares arteriales y venosos

Circuito general o sistémico. Es el que se estable­ce en­tre el corazón y los diferentes órganos del cuerpo. En este circuito, la sangre lleva a todas las células el oxígeno y los nutrientes necesarios para que puedan realizar sus funciones, y recoge el dióxido de carbono y los desechos producidos en el metabolismo celular. La sangre cargada de oxígeno, que se encuentra en la aurícula izquierda, pasa al ventrículo izquierdo. Desde ahí, es impulsada, por medio de la arteria aorta, hacia todos los órganos del cuerpo a través de la red de vasos sanguíneos. En esta red, las arterias se ramifican y se van haciendo cada vez más finas, hasta convertirse en pequeños capilares a través de los cuales se reparten el oxígeno y los nutrientes, y se recogen el dióxido de carbono y las sustancias de desecho. Para que la sangre oxigenada fluya a todas las partes del cuerpo, el circuito sistémico incluye varios sistemas, denominados sistemas porta, en los cuales distintos capilares conectados a venas y arterias forman una red, por la cual fluye la sangre antes de llegar al corazón. La sangre, cargada de dióxido de carbono, entra por la aurícula derecha a través de las venas cavas, superior e inferior. La vena cava superior recoge la sangre de la cabeza, los brazos y la pared torácica, y la inferior, la del resto del cuerpo. Los capilares confluyen en vasos cada vez más anchos y la sangre se recoge en venas, que la llevan hacia el corazón. Debido a que aquí el recorrido sanguíneo es más largo que en el circuito pulmonar, también se conoce como circulación mayor.

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Componente Procesos biológicos

La frecuencia cardíaca

4.4 La frecuencia cardíaca es el número de latidos del corazón en cada minuto. Se puede medir en cualquier arteria de gran tamaño como en el caso de las arterias carótida, femoral, radial o humeral, entre otras. Cuando se toma la frecuencia, se requiere sentir con los dedos índice y corazón los latidos cardíacos. A esta acción se le conoce como toma del pulso. El pulso se puede tomar en diferentes partes de cuerpo. Dependiendo de la arteria sobre la cual se ejerce presión, el pulso recibe un nombre. La cantidad de pulsaciones de una persona en cada minuto puede variar de acuerdo con su actividad física: cuando esta actividad se incrementa, el requerimiento energético de las células también se incrementa, por tal razón el corazón debe bombear la sangre de manera más rápida y así el pulso se acelera.

Lexicón Epinefrina: palabra que viene de las raíces griegas epi, que significa “sobre” y nephro, que significa “riñón”. Hipertensión: palabra que proviene del prefijo griego hyper, que significa “sobre”, y de la palabra latina tensus, que significa “tenso”.

Otras sensaciones como la ansiedad, el miedo o la angustia también pueden acelerar las pulsaciones del corazón. Esto se debe a la producción de la hormona adrenalina o epinefrina que viaja por el torrente sanguíneo y es producida por la glándula suprarrenal. Esta hormona, controlada por el sistema nervioso se encarga de acelerar la frecuencia cardíaca, y el ritmo de respiración, además contrae los vasos sanguíneos.

La presión sanguínea

4.5

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La presión sanguínea mide en una persona el flujo sanguíneo, que es el volumen de sangre que atraviesa un lugar determinado en una unidad de tiempo definida. La fuerza con la que es impulsada la sangre hacia las arterias por la contracción de los ventrículos del corazón, se puede medir y se denomina presión sanguínea o presión arterial. Esta se halla al calcular la fuerza con la que la sangre presiona las paredes de los vasos sanguíneos en un área determinada por unidad de tiempo. En cada latido, el corazón impulsa un volumen de sangre determinado en cada minuto, esto se llama gasto cardíaco. En una persona adulta, en condiciones de reposo, el corazón late de 60 a 80 veces por minuto e impulsa en cada latido 70 mL de sangre en la aorta. La presión arterial se mide en milímetros de mercurio (mmHg), y la más alta se genera cuando los ventrículos alcanzan su máxima contracción. Esta se denomina la presión sanguínea sistólica, que corresponde al máximo valor de la fuerza con la que es impulsada la sangre cuando el corazón se contrae. Cuando se relajan los ventrículos, se presenta la presión diastólica, que corresponde al valor mínimo de la fuerza con la que la sangre circula a través de las arterias. La medida normal de la presión en una persona es de 120, para la presión sistólica o alta, y 80, para la presión diastólica o baja. Cuando estos rangos se incrementan (por ejemplo a 140/90 o más) o disminuyen (por ejemplo, a menos de 90/60) demasiado, se compromete la salud de la persona y se dice que esta presenta hipertensión o hipotensión, respectivamente.

El tensiómetro es el instrumento utilizado para calcular la presión arterial en una persona.

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El sistema circulatorio linfático

Vaso linfático

Válvula cerrada Entrada de linfa

Ampliación

Actividad

4.6 multimedia El sistema circulatorio linfático es el encargado de hacer circular la linfa, en una sola dirección impulsada por la contracción de los vasos linfáticos y los músculos.

Al igual que el sistema circulatorio sanguíneo, el sistema linfático presenta una red de vasos que van disminuyendo progresivamente su tamaño, pero es mucho más sencillo que el sanguíneo. Los vasos más grandes son similares a las venas. Presenta un sistema de válvulas que aseguran que la linfa circule en un solo sentido pero, a diferencia de los capilares, los vasos linfáticos no hacen parte de un circuito continuo y no tienen salida.

Válvula abierta Sistema linfático

Está formado por los siguientes órganos: Amígdalas Timo Bazo

Apéndice

Vasos linfáticos

Médula ósea

Capilares linfáticos. Son pequeños vasos ciegos muy finos distribuidos por todos los tejidos. Se encargan de recoger el líquido intersticial. Vasos linfáticos. Son vasos de estructura parecida a las venas. Resultan de la confluencia de capilares linfáticos. Estos vasos desembocan en el sistema circulatorio sanguíneo, al que vierten su contenido. En su interior presentan una serie de válvulas que solo permiten la circulación en una dirección. Ganglios linfáticos. Son pequeños ensanchamientos que se producen a lo largo de los vasos linfáticos, constituidos por tejido esponjoso. Los ganglios se distribuyen a lo largo del cuerpo. En ellos se eliminan las sustancias extrañas y los microorganismos de la linfa, con el fin de que no entren en la sangre. Son también centros de formación y maduración de algunos tipos de glóbulos blancos que permiten la respuesta inmune del organismo. Los ganglios linfáticos son especialmente abundantes en las axilas, las ingles, el cuello y alrededor de las orejas. Por ello, cuando la cantidad de microorganismos es muy grande, estos son los primeros ganglios que notamos, ya que se inflaman y aumentan de tamaño. El sistema linfático recoge, por medio de las finas paredes de los capilares linfáticos, el líquido intersticial no absorbido por las células y lo lleva a través de los vasos linfáticos hacia las venas subclavias, ubicadas bajo la clavícula. De allí, retorna nuevamente a la sangre.

Ganglio linfático Cápsula fibrosa

Seno linfático

Arteria Vena Nódulo linfático Vasos linfáticos

Sistema circulatorio linfático, conformado por una red de vasos y ganglios linfáticos.

1 62

Entre las funciones del sistema linfático se destacan: Regresar líquidos a la sangre. Incorporar grasas desde el intestino delgado al torrente sanguíneo. Contribuye con la defensa del organismo frente a enfermedades e infecciones ya que, en los vasos linfáticos, se presenta proliferación de leucocitos. Cuando los vasos linfáticos se cristalizan o se dañan, se presenta la retención y la acumulación del líquido intersticial, lo cual provoca la muerte o necrosis de los tejidos en las zonas afectadas. Este es el caso de la enfermedad conocida como elefantiasis, provocada por un animal, conocido como filaria. Este parásito es transmitido de persona a persona por la picadura de mosquitos hematófagos. Los parásitos obstruyen los vasos linfáticos al viajar a través de ellos. Los linfomas surgen de la división descontrolada de los linfocitos (un tipo de glóbulos blancos) que se agrupan en los ganglios linfáticos y pueden generar tumores.

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Componente Procesos biológicos

Enfermedades de los sistemas digestivo y circulatorio

4.7

Galería de imágenes

Recurso imprimible

Actividad

Enlace web

Son muchas las enfermedades que pueden afectar nuestros sistemas digestivo y circulatorio. Veamos algunas de ellas. La anorexia, se caracteriza por un intenso miedo a ganar peso y por una percepción distorsionada del propio cuerpo, que hace que la persona enferma se vea gorda aun cuando su peso esté por debajo de lo normal. Las personas que la padecen intentan reducir su peso dejando de comer, lo que conduce a una pérdida de masa corporal y una delgadez extremas. Esto ocasiona deshidratación, gastritis y, en casos dramáticos en las mujeres, amenorrea, es decir, desaparición de la menstruación. La anorexia es una enfermedad que puede provocar la muerte. La bulimia, se caracteriza por una preocupación extrema por el peso y la figura corporal. En este caso la persona que la padece come en exceso para, posteriormente, provocarse vómito y eliminar la comida que no ha sido digerida por su organismo. Esto ocasiona debilitamiento progresivo de las paredes del esófago por la acción de los jugos gástricos.

El ejercicio permanente y una alimentación adecuada son formas de prevenir enfermedades circulatorias.

La obesidad, consiste en el exceso de grasa corporal. Las causas de esta enfermedad son variadas, aunque las más destacadas son: el consumo elevado de alimentos energéticos, especialmente grasas y dulces, y una actividad física muy limitada. Esta enfermedad puede acarrear problemas cardíacos y circulatorios así como deficiencia respiratoria. Las enfermedades que afectan el corazón y los vasos sanguíneos reciben el nombre de enfermedades cardiovasculares. Entre ellas, una de las más importantes es la aterosclerosis, ya que puede provocar, además, enfermedades derivadas. La aterosclerosis. El término aterosclerosis significa endurecimiento de las arterias de calibre mediano y grande. Se produce principalmente por el depósito de grasas y colesterol sobre la pared interna de los vasos arteriales, lo que disminuye su diámetro interior y dificulta el paso de la sangre. Esto puede provocar coágulos y taponamientos, llamados trombos, que a veces se desprenden y llegan a órganos vitales, como el corazón, el cerebro o los pulmones, y pueden llegar a bloquear el riego sanguíneo y producir una trombosis.

Calorías extremas

Infarto de miocardio. La aterosclerosis puede afectar cualquier arteria del organismo, pero, es especialmente importante cuando daña las arterias coronarias, que son las encargadas de suministrar la sangre cargada de nutrientes y oxígeno al músculo cardíaco (miocardio).

Tres emparedados de huevos fritos, con queso, tomate, lechuga, cebollas fritas y mayonesa; luego, tres panqueques con pedacitos de chocolate; una tortilla de cinco huevos, tres tostadas cubiertas con azúcar y un tazón de una avena de maíz; con dos tazas de café, corresponde al desayuno del atleta Michael Phelps, nadador Olímpico que ingiere cerca de 10.000 calorías por día.

Si se produce un trombo en alguna de estas arterias coronarias, el flujo sanguíneo se interrumpe y, como resultado, las células musculares a las que nutre mueren, lo cual produce un infarto de miocardio, que puede causar la muerte. Si la obstrucción de alguna de las arterias coronarias se produce de manera parcial, el corazón se ve obligado a realizar un mayor esfuerzo. Por lo tanto, el organismo es incapaz de aumentar el riego sanguíneo de dicho órgano, lo que desencadena una angina de pecho.

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La nutrición: una función compleja que involucra muchos procesos La nutrición abarca una enorme cantidad de procesos que realiza tu cuerpo para tomar sustancias del exterior y transformarlas en materia propia y en energía. Para llevar a cabo esta función tus células, muchos tejidos y órganos realizan diversas actividades. Veamos: 1 Todo empieza cuando los alimentos entran en tu boca. Allí, esa trituradora de alimentos los fragmenta y se inicia la actividad de tus poderosas enzimas y su digestión química. La primera en actuar es la amilasa de tu saliva que rompe una buena parte de los almidones, y los convierte en azúcares.

2 Una vez deglutido, el bolo alimenticio llega al estómago. Allí los alimentos ricos en grasas y en proteínas inician su digestión química. Como el mejor de los contorsionistas, el estómago se mueve y comprime, presionando los restos de alimentos contra él para facilitar el proceso de mezclado con las enzimas. Así se forma el quimo que queda listo para pasar al intestino delgado.

3 Tu intestino delgado es un largo y eficiente desintegrador. Una amplia gama de enzimas forma tu arsenal intestinal que termina por fragmentar todos los alimentos, y liberar los nutrientes que los forman, en su estado más elemental: maltosa, aminoácidos, glucosa, galactosa, ácidos grasos, glicerol. Las vellosidades intestinales se encargan de conducir los nutrientes a la sangre.

3.1

3.2 La bilis se almacena en la vesícula biliar, que funciona como depósito y llave a la vez. Ante la presencia de grasas, vierte bilis a la parte del intestino delgado llamada duodeno.

3.3

Además de este eficiente equipo, el intestino delgado cuenta con la colaboración del hígado y el páncreas.

Tu hígado contribuye con la digestión intestinal suministrando otra sustancia llamada bilis. Esta facilita la acción de las enzimas que fragmentan las grasas.

Tu páncreas también contribuye con la digestión intestinal secretando el jugo pancreático, un conjunto de enzimas que fragmentan grasas, azúcares y proteínas. El jugo pancreático también es vertido al duodeno.

4 El intestino grueso funciona como filtro, fábrica y aseador a la vez. Como filtro: absorbe agua de los restos de la digestión y la devuelve a tu cuerpo. Como fábrica: trabaja en asocio con bacterias presentes en tu cuerpo y, con su ayuda, fabrica vitaminas B1, B2, B12 y K. Como aseador: elimina los restos de la digestión que se han convertido en heces.

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5 Ahora los nutrientes ya tienen el tamaño que se necesita para poder entrar a las células y para que estas los puedan utilizar. Para que los nutrientes puedan llegar a todas las células que forman tu cuerpo, cuentas con ese potente medio de transporte que fluye dentro de ti: tu sangre.

7 Los nutrientes han llegado a las células y estas los pueden utilizar eficazmente. Los aminoácidos serán utilizados, principalmente, por los ribosomas de tus células para fabricar las proteínas que necesita tu cuerpo. También son la materia prima para que tu cuerpo pueda crecer. Algunos azúcares y grasas serán utilizados también como materia prima en la fabricación de algunas partes de tus células, como en las membranas celulares. Sin embargo, la mayor parte de ellos será utilizada en la obtención de la energía que necesitas para realizar todo lo que haces: reír, estudiar, jugar, incluso, dormir.

6 El corazón funciona como una bomba o un motor que impulsa la sangre para enviarla a todas las partes de tu cuerpo. Tu sistema circulatorio permite el transporte de todo tipo de sustancias dentro del organismo: nutrientes, desechos eliminados por las células, gases respiratorios y otras sustancias.

8 En todas las células de tu cuerpo encuentras esta poderosa fábrica de energía: la mitocondria. Allí los azúcares son fragmentados y, cuando esto ocurre, se libera toda la energía que requieres para pensar, correr, jugar y respirar. Pero para poder liberar esa energía se requiere una poderosa llave química que es la que permite su salida: el oxígeno.

9 Para que llegue el oxígeno hasta las mitocondrias de las células que forman tu hígado, la planta de tus pies u otra parte de tu cuerpo, se requiere de un poderoso equipo formado por dos protagonistas: • Tu sistema circulatorio, que transporta los gases oxígeno y dióxido de carbono. • Tu sistema respiratorio, que atrapa aire con oxígeno del exterior de tu cuerpo y lo pone en contacto con tu sangre y, a la vez, recoge de ella el dióxido de carbono que eliminan tus células cuando liberan la energía contenida en los alimentos.

10 Como resultado de las múltiples actividades celulares, especialmente de la fabricación de proteínas, se producen sustancias de desecho como la urea, que son muy tóxicas para tu cuerpo. Se encarga de eliminarlos de tu cuerpo el mejor equipo de aseo y limpieza: tu sistema urinario. ©

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Competencias científicas

4 ¿Por qué a los diez minutos de terminar la

INTERPRETO A F I A N Z O

1 Identifica el órgano que aparece en la imagen y escribe el nombre de las estructuras señaladas. 3 2 1

C O M P E T E N C I A S

5

4

actividad no se restablece el pulso a la condición inicial?

5 Une, con una línea, los términos de las dos columnas. Luego, escribe en tu cuaderno dónde se localiza cada sustancia. Albúminas

Coagulación sanguínea

Hemoglobina

Reacción inmune

Globulinas

Mantenimiento

Fibrinógeno del equilibrio osmótico

Transporte de oxígeno

6 Explica en qué consisten la circulación mayor y la circulación menor.

7 Observa las siguientes imágenes que repre-

1.

sentan dos fases del corazón durante el latido cardíaco. Con base en ellas, realiza las actividades 8 a 11.

2. 3. 4. 5.

2 Observa la siguiente tabla que registra las

pulsaciones por minuto que presentó un atleta en diferentes momentos de su actividad física. Con base en ella, responde las preguntas 3 y 4. Momento

Pulsaciones por minuto

En reposo antes de iniciar la actividad

95

Luego de la actividad física

131

10 minutos después de la actividad física

105

30 minutos después de la actividad física

92

3 ¿A qué se debe que las pulsaciones se hayan incrementado al terminar la actividad física?

1 66

8 Explica qué movimientos se producen en cada caso.

9 Nombra los vasos de salida y entrada, las cavidades del corazón y las válvulas cardíacas.

10 Explica cuándo se produce la abertura y el cierre de válvulas.

11 Responde: ¿qué evita el reflujo de sangre

hacia las aurículas cuando se contraen los ventrículos?

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Identificar •

Indagar •

12 Lee la información y analiza la gráfica. Con base en ella, responde las preguntas 13 a 16.

El electrocardiograma (ECG) es un registro gráfico longitudinal que recoge la débil actividad eléctrica que se genera en el corazón durante su ciclo cardíaco. El electrocardiograma de una persona sana presenta un trazado particular. Cuando se producen cambios, el médico puede determinar si existe un problema. Sístole auricular

Sístole ventricular

Diástole

R T P Q S

0

0,2

0,4

0,6

0,8 Tiempo (s)

13 ¿Cuánto dura un ciclo cardíaco completo? 14 ¿Cuánto dura una contracción auricular? 15 ¿Cuánto dura una contracción ventricular? 16 ¿Cuánto dura una diástole?

Explicar •

Comunicar •

Trabajar en equipo

18 Con base en el caso anterior y los datos del ECG, determina qué paciente presenta las siguientes alteraciones: a. Anemia b. Hemorragias intensas c. Una infección en las vías respiratorias

19 Ten en cuenta la siguiente información sobre

la relación entre la altitud de un lugar y el rendimiento físico de un deportista para resolver las actividades 20 y 21. En el año 1968, las Olimpiadas se celebraron en México. Cuando el Comité Olímpico Internacional tomó esta decisión, se generó una gran controversia en la sociedad internacional, debido a la altura de Ciudad de México (2.240 m sobre el nivel del mar), ya que pensaron que supondría un descenso en el rendimiento de los deportistas. Sin embargo, se batieron 257 marcas olímpicas y 27 mundiales, entre las que destacan el récord mundial en salto de longitud y los 400 metros lisos establecidos, respectivamente, por Bob Beamon y Lee Evans.

20 A los pocos días de permanecer los deportistas en Ciudad de México, se detectó en sus análisis un aumento considerable de glóbulos rojos. Explica cuál fue la razón.

21 Los deportistas que se incorporaron a las

ARGUMENTO 17 Lee el siguiente caso. En un hospital se ha extraído sangre a cuatro pacientes con el fin de realizarles un análisis sanguíneo. En el siguiente cuadro, aparecen algunos datos de dicho análisis. Análisis

Glóbulos rojos 3106/mm3

Leucocitos 3103/mm3

Plaquetas 3103/mm3

Paciente 1

5,33

8,5

7,01

Paciente 2

5,9

9,35

2,06

Paciente 3

5,4

18,35

3,05

Paciente 4

2,1

7,45

2,01

Valores de referencia

4,525,5

5,0-9,0

1,523,0

pruebas desde el primer día que llegaron a Ciudad de México mostraron fatiga, mareos y dificultades para andar y respirar. Los que se incorporaron después de varios días de permanencia en la ciudad no tuvieron ninguna molestia. ¿Cómo explicarías este hecho?

Desarrollo compromisos personales y sociales

PROPONGO 22 Elabora un plegable que muestre la impor-

tancia de desarrollar hábitos de cuidado y protección de nuestro sistema circulatorio. Saca diez copias del plegable, entrégalo a tus amigos e invítalos a poner en práctica las sugerencias que planteas en él. ©

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SOY CIENTÍFICO NATURAL

Me aproximo al conocimiento como científico natural

Elaboren un modelo para explicar el funcionamiento del sistema circulatorio y de las válvulas cardíacas Objetivos 1. Desarrollar habilidades y destrezas en la elaboración de modelos explicativos. 2. Explicar la dinámica circulatoria y la utilidad de las válvulas cardíacas a partir del modelo elaborado. Conceptos clave Dinámica circulatoria, corazón, vasos sanguíneos, válvulas. Materiales Dos capuchones de bolígrafos Un trozo de guante de goma (de los que se usan para lavar los platos) Un metro de manguera plástica transparente en cuyo interior encaje el capuchón del bolígrafo Dos botellas de agua desocupadas Tijeras Pistola de silicona Metodología de trabajo Individual o en grupo

Preguntas problematizadoras ¿Cómo funciona el corazón? ¿Cómo circula la sangre en el interior de los vasos y qué función cumplen las válvulas en este proceso? Vas a construir un modelo simplificado de corazón para comprender la importancia de las válvulas en su funcionamiento. Un modelo es una representación de un sistema que queremos estudiar. Procedimiento 1. Corta dos círculos de goma del guante, del tamaño de la abertura de los capuchones de tus bolígrafos. Pega cada círculo de goma a un extremo de cada capuchón con la silicona. 2. Corta la manguera plástica por la mitad. Introduce en el extremo de una de ellas uno de los capuchones, por el lado en el que pegaste el trozo de goma, y en el extremo de la otra manguera, el otro capuchón, pero por el otro lado en el que no pegaste el trozo de goma. 3. Haz dos orificios cerca de la base de una de las botellas, e introduce en cada uno de ellos, el extremo libre de cada capuchón. Elabora dos orificios en la otra botella pero en este caso cerca del pico, e introduce en cada uno de ellos el extremo libre de cada capuchón. Sella con silicona todas las uniones asegurándote de que no queden orificios por donde pueda escapar el aire. 4. Llena el circuito con agua como se muestra en la imagen. Puedes colorear con un poco de témpera roja para simular la sangre. Funcionamiento del modelo Comprime y suelta en forma alterna la botella. Así harás circular el fluido por el circuito. Análisis de resultados Analiza y responde 1. ¿Qué pasa cuando comprimes y sueltas la botella que está invertida? 2. ¿Qué representa esta botella en relación con el sistema circulatorio? 3. ¿Qué representan las mangueras? 4. ¿Qué representan los trozos de guante de goma? Conclusiones Discute en grupo la utilidad de elaborar esta representación del sistema circulatorio.

1 68 Acción de pensamiento: formulo explicaciones, con base en el conocimiento cotidiano, algunas teorías científicas, para contestar preguntas.

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SOY CIENTÍFICO NATURAL

Me aproximo al conocimiento como científico natural

Verifiquen si la realización de actividades físicas y la temperatura afectan el ritmo cardíaco Objetivos 1. Desarrollar habilidades en la toma y la interpretación de datos. 2. Identificar la influencia de distintas actividades físicas en el ritmo cardíaco. Conceptos clave Latido cardíaco, pulso, corazón. Materiales Un reloj Hoja de papel Bolígrafo o lápiz Metodología de trabajo En grupo

Pregunta problematizadora ¿La realización de actividades físicas y la temperatura afectan el ritmo cardíaco? En este laboratorio verificarán si la realización de actividades físicas y la temperatura afectan su ritmo cardíaco. El ritmo cardíaco es el número de veces que el corazón late por minuto. El valor normal para niños de 6 a 10 años es de 80-110 latidos por minuto, y para las personas de mayor edad (incluyendo ancianos) es de 60 a 100. Durante el sueño puede caer hasta las 40 pulsaciones y durante el ejercicio intenso puede subir hasta las 200-220 pulsaciones. Normalmente, el pulso es más rápido en las personas más jóvenes. Recuerden que cada participante del laboratorio debe realizar todas las actividades para que los resultados brinden información veraz. En el aula 1. Midan su ritmo cardíaco contando el número de pulsaciones durante 30 segundos. Caminen a un ritmo de un paso por segundo. Hagan que un compañero cuente los segundos. Midan su ritmo cardíaco inmediatamente después de caminar. 2. Esperen a que su ritmo cardíaco se normalice. Un compañero debe medir, cada 15 segundos, cuánto tiempo se tarda esto. Realicen una actividad física intensa como subir escaleras corriendo, saltar lazo, correr alrededor del patio, por un tiempo de dos a tres minutos y, midan su ritmo cardíaco al finalizar la actividad. Hagan que un compañero determine cuánto tiempo tomó su ritmo cardíaco en restablecerse. 3. Cambien de papel con el compañero, de modo que quienes hayan hecho los ejercicios físicos ahora se encarguen de medir el tiempo que toma el ritmo cardíaco de los otros en restablecerse, y viceversa. Escriban los resultados en el cuaderno.

El pulso radial se siente en la muñeca, por debajo del pulgar.

Análisis de resultados Analiza y responde 1. ¿Cómo afectaron su ritmo cardíaco las actividades que realizaron? 2. ¿La temperatura afectó el ritmo cardíaco de los integrantes del grupo? Conclusiones 1. ¿Qué aspectos del laboratorio modificarías si tuvieras oportunidad de repetirlo?, ¿por qué lo harías? 2. ¿Qué otros aspectos tendrías en cuenta si realizaras un laboratorio similar?

Acción de pensamiento: diseño y realizo experimentos, y verifico el efecto de modificar diversas variables para dar respuesta a preguntas.

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CIENCIA TECNOLOGÍA Componente

¡Probióticos, los aliados de nuestra buena salud! Para mantener buena salud es importante dormir lo suficiente, realizar actividad física con regularidad y tener una alimentación adecuada. Sin embargo, tener una dieta equilibrada no es suficiente para garantizar un buen estado de salud; debemos ser cuidadosos con la higiene al preparar y consumir los alimentos, ya que pueden contaminarse con microorganismos transmisores de enfermedades. En las últimas dos décadas se han presentado importantes avances tecnológicos en el campo de la nutrición, especialmente en la manipulación de alimentos funcionales, que son aquellos que, adicional al aporte de nutrientes, brindan beneficios al organismo, reduciendo las posibilidades de contraer enfermedades. Un grupo sobresaliente de estos alimentos funcionales son los probióticos. Los probióticos son alimentos enriquecidos con bacterias benéficas que habitan en nuestras vías digestivas. Pertenecen a este grupo los lácteos y algunos suplementos nutricionales.

En la Antigüedad Los pueblos nómadas de Asia Central transportaban la leche en sacos de piel de cabra. El contacto con esta y el calor hacían que las bacterias se multiplicaran y se fermentara la leche. A esta masa de leche más solida se le atribuían propiedades benéficas.

17 0

APROPIACIÓN Y USO DE LA TECNOLOGÍA

Elaboración de yogur enriquecido con probióticos

1

Selección de la leche Se utiliza leche de vaca manipulada en óptimas condiciones de aseo.

2

Pasteurización de la leche

La pasteurización consiste en calentar la leche a 96 °C durante cinco segundos para garantizar que mueran bacterias nocivas.

3

Enfriamiento La leche se deja enfriar hasta que alcance una temperatura de 45 °C que es la ideal para llevar a cabo la adición del cultivo.

4

Adición del cultivo

Se adiciona a la leche un cultivo de dos tipos de bacterias: Streptococcus termophilus y Lactobacillus bulgaricus.

Componente

NATURALEZA Y EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA

1907 Elie Metchnikoff, científico ruso, premio Nobel, y profesor del Instituto Pasteur (París) estudió por primera vez las bacterias presentes en la leche fermentada, las cuales eran benéficas para la salud y ayudaban a prolongar la vida.

1909 Henry Tissier, pediatra francés estudió cómo la administración de la bacteria Bacillus bifidus communis a pacientes con diarrea ayudaba al restablecimiento de una flora intestinal.

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5

Componente

Incubación

SOLUCIÓN DE PROBLEMAS CON TECNOLOGÍA

Se crean las condiciones ideales de temperatura durante un período de tiempo para permitir el desarrollo de las bacterias que se han adicionado en el cultivo. La temperatura de incubación es de 42 a 45 °C durante 2 o 3 horas.

6

Fermentación

La acción de los microorganismos, como Streptococcus termophilus, sobre la lactosa de la leche hace que esta se transforme en ácido láctico. Por esta razón, el yogur tiene ese sabor y textura característicos. Este proceso de acidificación de la leche recibe el nombre de fermentación láctica. Cuando la leche sembrada e incubada alcanza una acidez de 4, se debe enfriar a 4 o 5 °C para detener el proceso de fermentación.

7

Adición de almíbares de fruta

Hasta este momento se tiene un yogur natural. Comercialmente a este yogur se le adiciona un almíbar que contiene fruta picada y que determinará el tipo de yogur que se fabricará.

8

Refrigerado

El yogur se mantiene refrigerado a una temperatura promedio de 4 °C, bien empacado y en excelentes condiciones de aseo.

1965 Lilly y Stillwell introdujeron el término “probiótico” para hacer referencia a las sustancias producidas por microorganismos que promueven la aparición de otros microorganismos.

AL SERVICIO DE NUESTRA SALUD Los trastornos gastrointestinales obedecen al mal funcionamiento de algunos órganos del tracto digestivo. Para prevenir algunos de estos trastornos se puede utilizar un tratamiento con probióticos. Síndrome de intestino irritable: esta alteración se caracteriza por producir dolor y distensión abdominal. Ha mejorado el cuadro clínico gracias al tratamiento con probióticos.

Infección por Helicobacter pylori: es una bacteria que coloniza las paredes del estómago y se asocia con la aparición de úlceras gástricas y gastritis. Los estudios realizados sugieren que los probióticos pueden apoyar el tratamiento antibiótico contra esta bacteria. Diarrea: es una respuesta a una infección por bacterias o virus en los intestinos o por el uso de algunos medicamentos. Varios estudios apoyan la utilidad del uso de probióticos en esta condición, reduciendo el tiempo de duración de la diarrea.

1989

Fuller estudió los probióticos como suplemento dietético con microorganismos vivos que contribuyen a mejorar el equilibrio intestinal.

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CIENCIA TECNOLOGÍA Componente

TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

CIENCIA Y TECNOLOGÍA EN TUS MANOS

1

Prepara yogur enriquecido con probióticos

Deposita el litro de leche en la olla mediana y caliéntala. Asegúrate de que la olla esté en excelentes condiciones de aseo y limpieza.

2 MATERIALES 1 litro de leche 5 cucharadas de yogur enriquecido con probióticos

Selección de la leche

Pasteurización de la leche

Calienta la leche, sin permitir que hierva. Verifica permanentemente la temperatura. Cuando alcance los 96 °C espera cinco segundos y, luego, deposita la leche cuidadosamente en la jarra plástica con ayuda del cojeollas.

6 cucharadas de azúcar

3

200 gramos de una de estas frutas: fresa, mora o durazno lavadas y picadas en trozos

Enfriamiento Coloca la jarra que contiene la leche en la olla con agua. Así lograrás que rápidamente disminuya su temperatura. Cuando la leche alcance una temperatura de 45 °C, estará lista para adicionarle el cultivo.

Termómetro de cocina 1 jarra plástica con tapa 1 olla mediana para calentar la leche 1 olla grande con agua 1 olla pequeña para preparar el almíbar Cuchara de madera Plancha de calentamiento o mechero, trípode y malla de asbesto Cojeollas

17 2

4

Adición del cultivo

Agrega a la leche tu cultivo: las cinco cucharadas de yogur enriquecido con probióticos, es decir, con Streptococcus termophilus y Lactobacillus bulgaricus.

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5

Incubación Coloca la leche con el cultivo adicionado que se va a incubar, es decir, mantenla a una temperatura de 42 a 45 °C, de 2 a 3 horas. Para ello calienta la olla que contiene el agua y, si la temperatura de la leche contenida en la jarra tiende a bajar más de 42 °C, coloca la jarra dentro de la olla de agua caliente el tiempo que sea necesario y sin que su temperatura aumente por encima de los 45 °C.

6

Fermentación Pasadas las dos o tres horas de la incubación, coloca la jarra con la leche cultivada en la nevera o a temperatura ambiente, si te encuentras en un lugar con clima frío.

7

Adición de almíbares de fruta Deposita la fruta picada con el azúcar y medio pocillo de agua en la olla pequeña y somete la mezcla a cocción. Mezcla permanentemente con la cuchara de madera. Cuando la mezcla forme un hilo espeso el almíbar estará listo. Déjalo enfriar y, cuando alcance la temperatura de 44 °C, adiciónalo a tu yogur. Ahora tu nutritiva bebida estará lista para que la disfrutes.

8

Refrigerado

Mantén refrigerado el yogur a una temperatura promedio de 4 °C, bien tapado y en excelentes condiciones de aseo.

Analiza y responde ¿Qué parte del desarrollo tecnológico que llevaste a la práctica te pareció más importante y por qué? ¿Qué tipo de alimentos enriquecerías con probióticos si te asignaran esta labor? Explica por qué elegirías estos alimentos. ©

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GLOSARIO

A

C

D

E

F

M

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ADN: el ácido desoxirribonucleico es una macromolécula presente en todas las células. Contiene la información genética. Alga: organismo eucarionte fotosintetizador, unicelular o multicelular. Alquimia: antigua práctica con algunas características científicas y filosóficas que combina elementos de varias disciplinas, en la que se desarrollaron muchas bases y conocimientos de las ciencias modernas. Tenía como objetivo la búsqueda de la vida eterna y la obtención de oro. Animales: organismos pluricelulares, con formación de tejidos, órganos y sistemas. Son heterótrofos, que ingieren a otros

organismos o alguna parte de ellos y la gran mayoría se desplazan al menos en una etapa de su vida. Aparato de Golgi: organelo celular que ayuda en la síntesis y el empaquetamiento de proteínas y lípidos, que generalmente salen de la célula. ARN: el ácido ribonucleico es una macromolécula que participa en la síntesis de proteínas siguiendo instrucciones que se encuentran en el ADN. Átomo: unidad estructural y fundamental de la materia.

Célula: unidad estructural y funcional más pequeña de todo ser vivo. Cilios: estructuras cortas presentes en la membrana de algunas células que facilitan el desplazamiento y permiten el movimiento de sustancias a través de la superficie celular. Circulación: transporte y distribución de oxígeno, nutrientes y otras sustancias hasta las células, y recolección de dióxido de carbono y otras sustancias.

Citoesqueleto: base estructural de la célula, ubicado en el citoplasma, que mantiene la forma de la célula, fija sus organelos e interviene en la movilidad celular. Citoplasma: parte de la célula eucariota localizada entre la membrana celular y el núcleo celular. Contiene los organelos. Compuesto: sustancia pura formada por varias clases de átomos.

Densidad: propiedad que relaciona la masa y el volumen de un cuerpo. Difusión: movimiento de moléculas de una región de mayor concentración a otra de menor concentración, sin gasto energético.

Diversidad: cantidad y variedad de formas de vida e interacciones entre ellas.

Elemento: sustancia pura formada por una sola clase de átomos. Energía: capacidad de efectuar un trabajo.

Estado de agregación: forma como se presenta la materia de acuerdo con la organización de los átomos que la forman.

Floema: tejido vegetal a través del cual circulan diversas sustancias desde las hojas hacia la raíz. Flogisto: principio inflamable en la combustión. Funciones vitales: actividades que realizan los seres vivos, que son indispensables para su mantenimiento, y que les per-

miten crecer, desarrollarse, relacionarse con su entorno natural, interactuar con otros seres vivos, adaptarse al medio en el que se encuentran y dar origen a otros seres vivos, garantizando con ello su supervivencia y descendencia.

Mamíferos: grupo de animales vertebrados caracterizados por presentar pelo y porque sus hembras poseen glándulas productoras de leche que les permiten alimentar a sus crías. Masa: cantidad de materia que posee un cuerpo. Materia: todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Meiosis: proceso de división celular en el que se producen las células sexuales, las cuales tienen un cromosoma de cada pareja de la célula original.

Metabolismo: conjunto de reacciones fisicoquímicas que ocurren en una célula o en un organismo. Mezcla: sistema formado por dos o más sustancias que no se encuentran combinadas químicamente, por lo tanto, se pueden separar por métodos físicos. Mezcla heterogénea: mezcla formada por dos o más sustancias que se pueden diferenciar a simple vista.

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Nevados: ecosistemas ubicados en lo alto de las montañas, por encima de los 3.500 msnm y que pueden ser considerados de tundra alpina. Núcleo: estructura de la célula eucariota, delimitada por una membrana, que contiene información genética.

Nutrición: conjunto de procesos que permiten a los seres vivos incorporar alimentos del medio y transformarlos para obtener de ellos nutrientes y la energía que requieren tanto para la realización de sus funciones vitales como para reparar las partes de sus células que se encuentran dañadas o deterioradas.

Onda: vibración que se repite en forma periódica en el espacio y en el tiempo, y se transmite de forma gradual de un lugar a otro. Organismo: ser vivo de estructura unicelular o pluricelular, que puede realizar diversas funciones vitales.

Ósmosis: caso particular de difusión a través de una membrana en el que la célula regula la cantidad de agua en su interior de acuerdo con la concentración de sales que hay dentro y fuera de ella.

Páramos: ecosistemas andinos que se encuentran en lo alto de las montañas, entre los 2.800 y los 3.500 msnm aproximadamente, limitando con las nieves perpetuas. Platelmintos: también llamados gusanos planos, constituyen un grupo de animales con simetría bilateral, es decir, son iguales en su lado izquierdo y derecho, y poseen una cavidad digestiva con una sola abertura. Pueden ser de vida libre o parásitos. Potencia: magnitud física que relaciona el trabajo realizado (o la energía aportada) con el tiempo empleado para hacerlo. Propiedades de la materia: características que presentan las sustancias que se encuentran en el entorno y que permiten diferenciarlas unas de otras. Propiedades específicas o intrínsecas: son las que permiten diferenciar una materia de otra.

Propiedades generales o extrínsecas: características comunes a toda clase de materia, por ejemplo, el volumen y la masa. Propiedad química: característica que determina el comportamiento de una sustancia cuando se pone en contacto con otra. Proteínas: biomoléculas de gran tamaño compuestas por unidades básicas más pequeñas, llamadas aminoácidos. Protistas: primeros organismos eucariotas que poblaron la Tierra. Pueden ser unicelulares o pluricelulares. Protozoos: organismos generalmente microscópicos, pluricelulares, de forma variable, cuyas células eucariotas se asemejan a las de los animales.

Radiactividad: fenómeno mediante el cual algunos átomos, como el uranio, emiten radiaciones muy fuertes. Respiración: proceso de liberación de energía contenida en los alimentos mediante la captación del oxígeno.

Retículo endoplasmático: organelo celular que funciona como una red de transporte, especialmente de proteínas. Se divide en liso y rugoso. Ribosoma: organelo celular donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas.

Sabanas: ecosistemas en los que la vegetación predominante son los pastos, aunque también se pueden presentar algunos árboles solitarios o en parches. Sistema solar: sistema planetario que hace parte de la Vía Láctea. Se ubica en uno de los brazos de las espirales que la forman, conocido con el nombre del Brazo de Orión.

Sistemática: ciencia que estudia los organismos con el fin de conocer las relaciones de parentesco entre ellos. Sustancia pura: aquella formada por una sola clase de partículas, que pueden ser átomos iguales o diferentes. Presenta composición y propiedades definidas, y no se puede separar mediante procesos físicos.

Tejido: conjunto de células similares y de sustancias intercelulares que interactúan entre sí para cumplir una o varias funciones. Transcitosis: proceso que se lleva a cabo en células polarizadas como las epiteliales que tienen dos partes opuestas bien definidas, una parte apical (la parte de arriba) y una parte ba-

solateral (la parte de abajo). En estas, el agua pasa desde un extremo de la célula al otro atravesando todo el citoplasma. Trayectoria: sucesión de puntos por los que pasa un móvil en su recorrido.

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BIBLIOGRAFÍA Stainer, R.; Ingraham, J.; Wheelis, M.; Painter, P. Microbiología, 2.ª Ed., España, Editorial Reverté S. A., 1988.

Evers, C.; Starr, L.; Betancourt, G.; Contreras, N. Biología, La unidad y la diversidad de la vida, 11.ª Ed., México, Editorial Cengage Learning, 2008.

Bohinski, R. Bioquímica, 5.ª Ed., México, Editorial Pearson Educación, 1998. Audesirk, T.; Audesirk, G.; Byers, B. Biología, La vida en la Tierra, 8.ª Ed., México, Editorial Pearson Prentice Hall, 2008.

Hewitt, P. Física conceptual, 10.ª Ed., México, Editorial Pearson Educación, 2007. Babor, J.; Ibarz, J. Química general moderna, Barcelona, Editorial Marín, S. A., 1992. Begon, M.; Colin, R. T.; Harper, J. L. Ecology, 4.ª Ed., United Kingdom, Blackwell Publishing Ltda., 2006.

Campbell, N.; Reece, J. Biology, 6.ª Ed., San Francisco, Pearson Education Inc., 2002. Dobson, K.; Holman, J.; Roberts, M. Science, Texas, Holt, Rinehart and Winston, 2000. Ebbing, D. D. Química general, México D. F., Ediciones Mcgraw-Hill, 1997. Giancoli, D. Física con aplicaciones, México, Prentice Hall Hispanoamericana, S. A., 1998. Hetch, E. Física en perspectiva, México, Addison Wesley Iberoamericana, 1987. Margalef, R. Planeta azul, planeta verde, Barcelona, Biblioteca Scientific American, 1992. Muñoz, P.; Valencia, H.; Aguirre, L. E.; Becerra, N.; Vargas, R.; Rozo, G.; Mejía, M. A. Prácticas de biología general, Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, 1987.

Randall, D.; Burggren, W.; French, K. Animal physiology, 4.ª Ed., Nueva York, W. H. Freeman and Company, 1997.

Sagan, C. Cosmos, 11.ª Ed., Barcelona, Editorial Planeta, 1987. Serway, R.; Faughn, J. Physics, Texas, Holt, Rinehart and Winston, 2000. Geoffrey, M.; Cooper, E. La célula, 2.ª Ed., Editorial Marbán, 2002. Rodríguez, N.; Armenteros, D.; Morales, M.; Romero, M. Ecosistemas de los andes colombianos, 2.ª Ed., Bogotá, Colombia, Instituto de investigación de recursos biológicos Alexander von Humboldt, 2006.

Amaya, C. A. El Ecosistema urbano: Simbiosis espacial entre lo natural y lo artificial, Revista Forestal Latinoamericana, pp. 1-16, No. 37/2005.

Morales, E. Historia de la exploración submarina, Chile, Ediciones universitarias de Valparaíso, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, 2007.

Instituto Colombiano para el Fomento de la Educación Superior (ICFES), Marco Teórico De las

Pruebas de Ciencias Naturales, Bogotá, Secretaría General, Grupo de Procesos Editoriales – ICFES, 2007. FUENTES DE INTERNET

176

www.virtual.unal.edu.co/cursos/idea/2010615/lecciones/eco_col/eco_col3.html www.admycien.mex.tl/imagesnew/5/3/8/5/2/ecosistemas%20colombianos.pdf www.iucnredlist.org/apps/redlist/details/55264/0 www.jmarcano.com/nociones/ciudad/urbs1.html www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/24099/2/articulo1.pdf www.nationalgeographic.es/animales/anfibios/rana-dardo-dorada www.euv.cl/archivos_pdf/exploracion.pdf biografias-mariel.blogspot.com/2010/12/historia-de-la-oceanografia.html

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volumen 1 Desarrolla los temas: El universo, en el que comienza explicando la organización y el origen del universo y las condiciones que se dieron en el planeta para que se originara la vida.

volumen 1 Ciencias 6

Ciencias 6

Ciencias 6

Incluye:

Proyecto de investigación

Incluye:

Razonamiento matemático

volumen 1

Características de los seres vivos, el interior celular y niveles de organización celular, en los cuales se explica que las células son las unidades básicas de los seres vivos y que forman tejidos, órganos, sistemas y organismos. La clasificación de los seres vivos, que explica la gran diversidad biológica de nuestro planeta. Las funciones vitales, haciendo énfasis en la nutrición y, particularmente, en la nutrición humana. A medida que se desarrollan los temas, también se invita al estudiante a asumir compromisos personales y a utilizar los métodos experimentales que le permiten ser un científico natural.

volumen 2 Desarrolla los temas: Ecosistemas, en el que se explica la organización y los tipos de ecosistemas existentes, haciendo énfasis en los colombianos. Materia, en el que se explica la evolución histórica de la química, los estados de agregación de la materia y las clases de materia que encontramos en el universo. Movimiento, fuerza y energía, en el que se hace una breve aproximación al conocimiento de la ciencia y se explican los principios de la mecánica clásica, haciendo énfasis en las leyes de Newton.

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A medida que se desarrollan los temas, también se invita al estudiante a asumir compromisos personales y a utilizar los métodos experimentales que le permiten ser un científico natural.

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6 libro de biologia volumen 1  

Biologia 6 santillana

6 libro de biologia volumen 1  

Biologia 6 santillana

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