Operación mundo: Bioloxía e Xeoloxía 4º ESO (demo)

S. Clemente, A. Domínguez, A.  B. Ruiz

Índice

1. O método científico

2. A investigación no laboratorio

3. A investigación na natureza

4. A busca de información

1 A

a base da vida

• Gerty Cori. A química das células

1. A composición da materia viva

2. A célula

3. As células procariotas

4. As células eucariotas

5. A función de nutrición nas células eucariotas

6. A función de relación nas eucariotas

7. A función de reprodución nas eucariotas

Para rematar

2 A información xenética

• Rosalind Franklin. ADN á luz dos raios X

1. Os ácidos nucleicos

2. A expresión dos xenes. Síntese de proteínas

3. A transmisión da información xenética

4. A mitose e a citocinese

5. A meiose e a reprodución sexual Para rematar

3 A herdanza biolóxica

• Francis Mojica. O valor da investigación básica

1. Dos caracteres aos xenes

2. Os experimentos de Mendel

3. As leis de Mendel

4. Excepcións ás leis de Mendel

5. As mutacións

6. As técnicas de enxeñería xenética

7. Aplicacións da enxeñería xenética

Para rematar

46

64

Situación de aprendizaxe. Portafolio 88

Conceptos clave

4 A

• Kamoya Kimeu. Un rastreador dos antecesores

1. A orixe da biodiversidade

2. As primeiras teorías sobre a orixe da biodiversidade

3. As teorías evolutivas actuais

4. As probas da evolución

5. A evolución humana

6. As hipóteses sobre a orixe da vida

5 A Terra e a súa dinámica

• Marie Tharp. A cartógrafa do invisible

1. A composición e a estrutura do interior da Terra

2. A dinámica terrestre

3. A teoría da tectónica de placas

4. Consecuencias da dinámica terrestre

5. A evolución do relevo terrestre

6. O estudo do relevo. Mapas e perfís

7 A Terra e a súa dinámica

• Mary Anning. Unha vida entre fósiles

1. O rexistro da historia da Terra

2. A datación do rexistro

3. O tempo xeolóxico. Unha historia de cambios

8 Os ecosistemas

• Margaret Mee. A ilustradora do Amazonas

1. Ecosistemas e factores ambientais

2. Os factores abióticos e as adaptacións

3. Os factores bióticos. As poboacións

4. Os factores bióticos. As relacións

5. As sucesións ecolóxicas

6. Os niveis tróficos

164

• Carl Sagan. Divulgando o espazo

1. O universo

2. As galaxias e as estrelas

3. O sistema solar

4. A Terra e a Lúa

5. Os movementos da Terra

6. As eclipses e as mareas

7. A vida no universo: a astrobioloxía

182

7. A circulación da materia e da enerxía no ecosistema

8. As cadeas e as redes tróficas

9 O medio ambiente e o ser humano

• Katsuko Saruhashi. Protectora do Pacífico

1. O medio ambiente e a súa situación actual

2. A xestión sostible dos recursos da biosfera

3. A xestión sostible da auga

4. A xestión sostible da enerxía

5. A xestión sostible dos residuos

aprobar aos 18 anos o exame de acceso á Facultade de Medicina da Universidade de Praga. Alí, na clase, coñecín a Carl Ferdinand Cori. Eu aínda non o sabía, pero aquel rapaz de fronte altísima non só se convertería no meu marido, senón tamén no compañeiro con quen investigaría o resto da miña vida.

En 1920, unha vez que casei e obtiven o meu doutoramento, trasladámonos a Viena. Eu uninme ao equipo de pediatría do Children’s Carolinen Hospital, mentres que Carl traballaba nun laboratorio. Lamentablemente, a estabilidade non durou. A I Guerra Mundial deixara Europa arrasada de miseria, fame e medo. Só dous

anos despois, en 1922, tomamos a decisión de emigrar e probar sorte en Estados Unidos.

Sinceramente, alí tampouco encontrei un camiño de rosas. Carl e eu estabamos investigando o metabolismo das células, pero, a pesar de que el sempre defendeu o meu talento e experiencia, os centros de investigación eran remisos a conceder postos relevantes a mulleres. Durante anos vinme abocada a cobrar moito menos ca el, malia traballar e publicar xuntos. Afortunadamente, o meu tesón acabou dando resultados. En 1943, a Escola de Medicina da Universidade de Washington dignouse a ofrecerme un posto como profesora asociada, e en 1947, como titular. Por fin.

E iso non é todo, aquel mesmo ano concedéronnos nada menos que un Premio Nobel polo noso descubrimento máis relevante: o «ciclo de Cori». É o mecanismo de circulación cíclica da glicosa e o lactato entre o músculo e o fígado. Grazas a iso, convertinme na primeira muller recoñecida cun Nobel de Fisioloxía ou Medicina!

Que vas descubrir?

Nesta unidade

• Gerty Cori. A química das células

1. A composición da materia viva

2. A célula

3. As células procariotas

4. As células eucariotas

5. A función de nutrición nas células eucariotas

6. A función de relación nas células eucariotas

7. A función de reprodución nas células eucariotas

• Comprende, reflexiona e pon a proba as túas competencias

En anayaeducacion.es

Para motivar

• Vídeo:

Antes de empezar

• Coñece máis a...

… Gerty Cori

Para a detección de ideas previas

• Presentación: Que necesitas saber?

Para expoñer

• Presentación:

O transporte a través da membrana

• Vídeos:

A célula procariota; A célula eucariota animal; A célula eucariota vexetal.

Para exercitar

• Actividades interactivas:

Aprende xogando; Ponte a proba

• Taller de ciencias: Extrae o ADN das células

E, ademais, toda a documentación necesaria para aplicar as claves do proxecto.

ELECCIÓN DO XOGO

1.1 Propón un xogo de mesa. Podes basearte nun que coñezas, xa sexa de preguntas, de debuxar ou de descubrir palabras. En equipo, analizade o manual de regras que elixirades. Despois, realizade un diagrama e avaliade as vantaxes, as desvantaxes e as dificultades que ten o xogo que decidiu o teu grupo. No caso de que sexa demasiado complexo, decidide se é necesario elixir outro xogo.

1.2 Creade o taboleiro do xogo de forma física con cartolina ou cartón, ou en formato dixital utilizando unha ferramenta web como Trivinet, Mobbyt ou Genially.

DESEÑO DE FICHAS, TARXETAS E OUTROS MATERIAIS

2.1 Anotade e deseñade, en caso necesario, o resto de materiais que vaiades necesitar para o xogo: fichas, reloxos, marcadores, dados, etc.

2.2 Elaborade as tarxetas do xogo con información relativa a esta unidade: composición da materia, a célula procariota e eucariota e as súas funcións. Podedes usar medios físicos ou dixitais.

1

A composición da materia viva

Os niveis de organización

1 Nivel atómico.

2 Nivel molecular.

Os seres vivos, como o resto de materia do universo, están formados por átomos que se combinan entre si. Non obstante, a complexidade química e estrutural da materia viva é moito maior.

Isto é debido á gran versatilidade química das biomoléculas e ao feito de que os seres vivos se organizan nunha serie de niveis de diferente complexidade que van moito máis alá das moléculas.

1.1 Niveis de organización

Os niveis de organización da materia viva son, de menor a maior, os átomos, as moléculas, os orgánulos e as estruturas celulares, as células, os tecidos, os órganos, os aparatos e sistemas, que forman organismos, a poboación, o ecosistema e a biosfera.

3 Nivel orgánulo.

4 Nivel celular.

5 Nivel tecido.

6 Nivel órganos, aparatos e sistemas.

7 Nivel organismo.

Cada un destes niveis está formado por elementos do nivel anterior e, á súa vez, organízanse no seguinte nivel. Con cada nivel, a materia adquire propiedades novas, que non estaban presentes no nivel anterior e que chamamos propiedades emerxentes; por exemplo, ao asociarse entre si todos os tecidos que forman o corazón, adquírese a capacidade de bombear sangue.

Existen seres vivos que non presentan todos os niveis de organización. Algúns organismos, como, por exemplo, os protozoos, son unicelulares e só alcanzan o nivel celular. Outros organismos, como, por exemplo, as algas, son pluricelulares pero non forman tecidos.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

8 Nivel poboación.

9 Nivel comunidade.

1 Indica a que nivel de organización da materia viva corresponden os seguintes elementos: circulatorio, bacteria, mitocondria, ADN, calcio, sangue e colonia de aves.

2 Explica coas túas palabras que quere dicir que dun nivel a outro a materia adquire propiedades emerxentes.

10 Nivel ecosistema.

3 Propón un esquema similar ao da imaxe para indicar os niveis de organización dunha planta. Aplícao agora ao caso dun fungo que forma cogomelos e para un organismo unicelular como, por exemplo, un protozoo. Que diferenzas observas con respecto ao que aparece no esquema desta páxina?

1.2 A composición da materia viva

Os seres vivos están formados por dous tipos de substancias: as inorgánicas e as orgánicas ou biomoléculas:

- As substancias inorgánicas. Encóntranse tanto na materia viva como na materia inerte; son a auga e os sales minerais.

- As substancias orgánicas ou biomoléculas. Tamén denominadas macromoléculas, son moi complexas. Estas moléculas son exclusivas dos seres vivos. As principais son os glícidos, os lípidos, as proteínas e os ácidos nucleicos.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

4 Que pasaría se...? Explica que pasaría nas células nestes dous supostos: Se non existise a auga e se non existise o ADN. Para coñecer como aplicar esta clave, consulta a información correspondente en anayaeducacion.es

Función estrutural. A auga é o compoñente maioritario dos organismos e dá volume ás células. Función metabólica. Nela teñen lugar todas as reaccións químicas celulares.

Función de transporte. É o medio polo que circulan a maioría de substancias no interior dos organismos.

Función termorreguladora. Axuda a manter constante a temperatura dos seres vivos.

Función estrutural. Por exemplo, os carbonatos forman as cascas ou cunchas de moitos animais e os fosfatos deposítanse nos ósos.

Función reguladora. Por exemplo, algúns sales regulan a transmisión do impulso nervioso, na que interveñen o calcio, o sodio e o potasio; ou a coagulación sanguínea, na que o calcio desempeña un papel fundamental.

Función enerxética. Por exemplo, a glicosa, que é a principal fonte de enerxía para a célula.

Función de reserva enerxética. Por exemplo, o amidón, que se almacena nas células vexetais, ou o glicóxeno, que se encontra nas células do fígado e do músculo nos animais.

Función estrutural. Por exemplo, a celulosa, que forma parte das paredes celulares das células vexetais; ou a ribosa e a desoxirribosa, que forman parte da estrutura dos ácidos nucleicos.

Outras funcións, como, por exemplo, existen glícidos unidos a algunhas das proteínas das membranas celulares, glicoproteínas, implicadas no recoñecemento entre células.

Función de reserva enerxética. Por exemplo, os triglicéridos, que se almacenan nas células. Función estrutural. Por exemplo, o colesterol e os fosfolípidos, que constitúen a base de todas as membranas plasmáticas.

Función reguladora. Por exemplo, as hormonas sexuais regulan procesos como a reprodución sexual.

Outras funcións, como, por exemplo, a de participar na fotosíntese, como os pigmentos chamados xantofilas e carotenos.

Proteínas

Función estrutural. Moitas proteínas forman parte das estruturas celulares, como, por exemplo, as proteínas da membrana celular.

Función enzimática. O enzimas encárganse de acelerar as reaccións químicas do metabolismo. Algúns exemplos son a amilase, que degrada o amidón, ou a lipase, que disgrega os lípidos.

Función de transporte. Por exemplo, a hemoglobina do sangue, que transporta osíxeno.

Outras funcións, como, por exemplo, os anticorpos defenden o organismo dos axentes patóxenos; a actina e a miosina son responsables da contracción muscular; outras, como a ovoalbumina, actúan como reserva.

nucleicos

Os ácidos nucleicos son o ADN (ácido desoxirribonucleico) e o ARN (ácido ribonucleico). Estas moléculas conteñen a información xenética das células, que transmiten á descendencia, e se empregan para controlar as funcións celulares.

A célula

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Define célula

2 Explica que funcións básicas realiza cada unha das estruturas celulares que teñen todas as células. Que sucedería se faltase algunha delas?

3 Consulta os recursos relacionados coa «teoría celular» dispoñibles en anayaeducacion.es e responde as cuestións seguintes:

a) Quen foi a primeira persoa que observou as células?

b) Quen propuxo: «Toda célula procede doutra célula»? Explica que significa.

c) Por que cres que o perfeccionamento do microscopio permitiu formular a teoría celular?

Desde o século xix sábese que todos os seres vivos están formados por células.

A célula é a unidade máis elemental dun ser vivo que pode realizar as funcións vitais: a nutrición, a relación e a reprodución.

As células dos seres vivos non son todas iguais, presentan unha ampla variedade de estruturas, tamaños e formas.

2.1 A estrutura das células

Existen estruturas comúns a todos os tipos celulares: membrana plasmática, citoplasma, material xenético (ADN) e ribosomas; outras son específicas dalgunhas células, como, por exemplo, a parede celular, os cloroplastos, os cilios, os flaxelos, etc.).

Estruturas comúns a todas as células

As estruturas comúns a todas as células son:

- A membrana plasmática, que é a envoltura moi delgada e elástica que rodea a célula e separa o seu contido do exterior. Encárgase de regular a entrada e a saída de substancias da célula. Tamén detecta estímulos do medio externo e comunica as células entre si.

- O citoplasma, que é a substancia xelatinosa que enche a célula e o medio no que se encontra o contido celular. En todas as células se encontran unhas pequenas partículas chamadas ribosomas, nas que se sintetizan as proteínas. Ademais, dependendo do tipo de célula, no citoplasma encóntranse orgánulos membranosos de diferente tipo.

- O material xenético, que é o ADN, unha biomolécula que contén a información necesaria para regular o funcionamento da célula. Esta información denomínase información xenética.

- Dependendo de onde se localice o ADN na célula, distínguense dous tipos de organización celular:

• As células procariotas. Son células sinxelas, de pequeno tamaño, que non teñen núcleo nin orgánulos membranosos. O seu material xenético encóntrase disperso no citoplasma.

• As células eucariotas. Son células máis complexas, de maior tamaño. Presentan un núcleo, que contén o material xenético e gran variedade de orgánulos membranosos.

2.2 O tamaño das células

Para referirnos ás dimensións das células, utilízase unha unidade de lonxitude chamada micrómetro ou micron (μm). Un micrómetro é a milésima parte dun milímetro.

- As células máis pequenas son as bacterias, que, xeralmente, miden entre 1 e 2 microns de lonxitude.

- As células animais presentan moita variabilidade de tamaños. Por exemplo, os glóbulos vermellos miden uns 7 μm; as células do fígado, uns 20 μm; os espermatozoides, 53 μm; e os óvulos, uns 150 μm.

- As células vexetais poden variar de 10 a 100 μm.

2.2 As formas das células

As células comparten unhas características básicas, pero non todas teñen a mesma forma ou os mesmos orgánulos nin desenvolven as mesmas actividades.

Cada tipo celular dispón dunha estrutura e unhas funcións especializadas que lle permiten realizar a súa actividade coa máxima eficacia.

Por exemplo, as neuronas son células alongadas e con apéndices que elaboran e transmiten impulsos nerviosos; os espermatozoides son células cun flaxelo móbil que lles permiten desprazarse nun medio líquido; as células do epitelio intestinal teñen microvilosidades que aumentan a superficie para mellorar a absorción; as células musculares adoitan ser alongadas para contraerse; os glóbulos vermellos presentan unha forma bicóncava para transportar a maior cantidade de osíxeno posible; etc.

Algúns tipos de células

Observa as células das imaxes e responde as seguintes cuestións:

a) Describe a forma das células que se ven na imaxe.

b) Que tipo de células cres que son?

c) Usa as escalas de cada fotografía para calcular o tamaño aproximado das células que poden verse nelas. Cal das dúas é máis grande?

Formas e tamaños celulares

3

As células procariotas

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Compara a imaxe desta bacteria co debuxo que se mostra nesta páxina. Indica que estruturas recoñeces nela e calcula o seu tamaño real tendo en conta a escala.

As células procariotas son exclusivas dos seres que, como as bacterias, constitúen o reino moneras. Estes son organismos unicelulares, moi pequenos, e constitúen o tipo de organización celular máis sinxelo, non teñen un núcleo que separe o material xenético do citoplasma nin orgánulos rodeados de membrana que realicen funcións específicas.

3.1 Así son as células procariotas

As células procariotas, ademais das estruturas comúns a todas as células (membrana plasmática, composta dunha dobre capa de lípidos con proteínas inseridas nela; material xenético ou ADN; citoplasma e ribosomas), teñen as seguintes características particulares:

- Contan cunha gran molécula de ADN ou cromosoma circular que ocupa unha rexión chamada nucleoide e, en ocasións, poden ter pequenos fragmentos circulares de ADN chamados plásmidos.

- O seu citoplasma non contén orgánulos, a excepción de ribosomas, que son de menor tamaño que os das células eucariotas.

- Contan cunha envoltura exterior ríxida, a parede celular, que rodea a membrana plasmática e dá forma á bacteria. A súa composición química é diferente á das paredes celulares vexetais. Algunhas bacterias desenvolven unha cápsula que rodea a parede celular e lles proporciona maior protección.

2 A parede celular é unha estrutura característica das células procariotas. Coñecendo a súa función, que vantaxes cres que lle pode proporcionar?

- Algunhas especies teñen prolongacións, como os flaxelos, que son longos e serven para a locomoción, ou as fimbrias, que son curtas e lles serven para fixarse a outras células e a superficies.

- Na superficie dalgunhas bacterias tamén pode haber pequenos filamentos denominados pili, cuxa función é o intercambio de material xenético con outras bacterias.

Material xenético

Ribosomas

Parede celular

Citoplasma

Membrana plasmática

3.2 As funcións vitais das bacterias

Nutrición

Ao non ter orgánulos membranosos, todos os procesos da nutrición suceden no citoplasma. As bacterias poden ser autótrofas o heterótrofas.

- A maioría das bacterias autótrofas son fotosintéticas e, polo tanto, sintetizan compostos orgánicos a partir da materia inorgánica do medio, utilizando a enerxía da luz solar. Non obstante, existen bacterias que realizan un proceso autótrofo denominado quimiosíntese, no que sintetizan compostos orgánicos, utilizando a enerxía que se libera en determinadas reaccións químicas que levan a cabo.

- As bacterias heterótrofas aliméntanse da materia orgánica doutros seres vivos; poden ser parasitas, saprófitas ou simbióticas.

Relación

Algunhas bacterias desprázanse grazas aos seus flaxelos, as bacterias espirais xiran, outras móvense xirando sobre si mesmas, outras desprázanse sobre superficies e outras permanecen inmóbiles. Normalmente, as bacterias viven illadas, pero en ocasións agrúpanse formando colonias.

Reprodución

As bacterias reprodúcense mediante bipartición. As células duplican o seu ADN e escinden o seu citoplasma en dúas metades, cada unhas das cales recibe un cromosoma bacteriano e unha parte do contido celular.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

3 Consulta en anayaeducacion.es a presentación «A nutrición heterótrofa nas bacterias» no teu banco de recursos e explica as diferenzas entre bacterias parasitas, saprófitas e simbióticas poñendo un exemplo de cada tipo.

4 En que se parecen e en que se diferencian a fotosíntese e a quimiosíntese?

5 A división bacteriana é un proceso moi rápido. En condicións óptimas, as bacterias poden dividirse cada media hora, duplicando así o seu número. Supoñendo que partimos dunha única bacteria, calcula o número de bacterias que se pode alcanzar tras trinta horas.

Algunhas formas de desprazamento en bacterias

A bipartición

1 A bacteria crece o suficiente e fai unha copia do seu material xenético (ADN).

2 A bacteria estréitase polo centro e reparte o seu contido.

3 Orixínanse dúas células fillas.

Cara a diante

Xiro

Cara a diante

Xiro

As células eucariotas 4

A célula eucariota animal

Citoplasma

Centríolos

Ribosomas

Núcleo

Retículo endoplasmático

Os organismos con células eucariotas pertencen aos reinos protoctistas, fungos, plantas e animais, e poden ser unicelulares ou pluricelulares. O tamaño das células eucariotas é maior que o das procariotas. Caracterízanse por ter un núcleo delimitado por unha membrana, no interior do cal se acha protexido o material xenético (ADN). En canto á forma, é moi variable, xa que depende da función, da idade e do organismo.

4.1 Así son as células eucariotas

Todas as células eucariotas:

- Teñen núcleo; é dicir, o seu ADN encóntrase rodeado por unha membrana.

- Teñen citoesqueleto, que é unha rede de filamentos que lle dá forma á célula e permite o seu movemento.

Citoesqueleto

Membrana plasmática Mitocondria

A célula eucariota vexetal

Retículo endoplasmático

Citoplasma

Vesícula

Núcleo

Aparato de Golgi

Lisosomas e outras vesículas

- Teñen unha gran variedade de orgánulos e estruturas, cuxa morfoloxía e función se resumen nas táboas das páxinas seguintes. Algúns destes orgánulos (mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplasmático, etc.), están presentes en todas as células eucariotas; pero outros son específicos de determinados tipos celulares, como pode verse na imaxe desta páxina.

4.2 Tipos de células eucariotas

Aparato de Golgi

- Células eucariotas de tipo animal, como as que conforman os animais e algúns organismos unicelulares como os protozoos.

- Células eucariotas de tipo vexetal, presentes nas plantas e as algas.

Ribosomas Cloroplasto

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 O espello. Observa as imaxes das células e copia e completa no teu caderno o seguinte organizador (coñece máis sobre esta clave en anayaeducacion.es).

Lisosomas e outras vesículas

Mitocondria

Citoesqueleto

Eucariota animal

Trazos diferenciadores

Similitudes

Eucariota vexetal

Trazos diferenciadores

Membrana plasmática Parede celular

Vacúolo

? ? ? ? ? ?

4.3 O núcleo celular

As células eucariotas teñen núcleo, é dicir, o seu ADN encóntrase rodeado por unha membrana.

As funcións máis importantes do núcleo son a de conter a información hereditaria, que determina as características das células e as dos organismos dos que forman parte, e a de controlar as actividades celulares.

A estrutura do núcleo interfásico

Cando unha célula non está en división, período coñecido como interfase, pódese observar o seu núcleo cunha forma máis ou menos esférica e situado na parte central ou desprazado cara á periferia. No núcleo interfásico distínguense as seguintes estruturas:

- A envoltura nuclear. É unha envoltura formada por dúas membranas. Esta membrana está atravesada por unhas perforacións chamadas poros nucleares, que permiten o intercambio de substancias entre o núcleo e o citoplasma.

- O nucleoplasma. É o medio acuoso que enche o núcleo, onde se produce a síntese dos ácidos nucleicos.

- O nucléolo. É unha estrutura esférica, formada por ADN, ARN e proteínas. Nel sintetízanse os compoñentes dos ribosomas.

- A cromatina. É o material xenético da célula, o compoñente máis importante do núcleo. Está formada por ADN unido a unhas proteínas chamadas histonas. Ao microscopio electrónico móstrase como unha maraña de fibras mesturadas.

A estrutura do núcleo en división

Durante a división celular o núcleo sofre as seguintes transformacións:

- A envoltura nuclear desorganízase deixando disperso o nucleoplasma.

- O nucléolo desintégrase.

- As fibras de cromatina, tras duplicarse (facer unha copia de si mesmas), condénsanse e enrólanse facéndose máis curtas e anchas ata transformarse en cromosomas, que son visibles ao microscopio óptico. Cada cromosoma está formado por dúas fibras de cromatina (as dúas copias orixinadas da duplicación da cromatina), chamadas cromátides irmás, que están unidas polo centrómero. Segundo onde se sitúe o centrómero, diferéncianse varios tipos de cromosomas.

Núcleo interfásico

Nucléolo

Envoltura nuclear

Nucleoplasma

Cromatina

Núcleo en división: cromosomas

Observa as imaxes e completa as seguintes tarefas:

a) Elabora unha táboa coas similitudes e as diferenzas entre os cromosomas e a cromatina.

b) Descubre como funcionan as histonas e explícao coas túas propias palabras.

Cromátides irmás

Brazo

Fibra de cromatina

Centrómero

Histonas

Dobre hélice de ADN

Orgánulos comúns a todas as células

Estrutura Función

Son estruturas ovadas con dobre membrana: a exterior é lisa e a interior prégase formando cristas.

Nas mitocondrias ten lugar a respiración celular, que é un proceso polo que a célula obtén enerxía a partir dos nutrientes, en presenza de osíxeno.

Pequenas estruturas adheridas ao RE e dispersas polo citoplasma. Están formados por dúas subunidades.

Os ribosomas encárganse de sintetizar as proteínas da célula.

Conxunto de sáculos aplanados e amoreados dos que parten vesículas.

Fórmano un conxunto de sacos e canles comunicadas entre si. O retículo endoplasmático rugoso (RER) ten ribosomas adheridos a el; o retículo endoplasmático liso (REL) carece deles.

Os lisosomas son vesículas procedentes do aparato de Golgi, cheas de enzimas hidrolíticos. Outras vesículas relacionadas coa actividade do aparato de Golgi conteñen distintos tipos de substancias.

Son dous cilindros ocos formados por filamentos.

O aparato de Golgi modifica substancias, empaquétaas en vesículas e transpórtaas a distintas partes da célula ou ao exterior.

O retículo endoplasmático rugoso (RER) sintetiza proteínas mediante os ribosomas adheridos a el, e almacénaas ou transpórtaas ao aparato de Golgi. O RE liso (REL) sintetiza lípidos.

Os lisosomas realizan a dixestión celular, é dicir, descompoñen substancias e obteñen, a partir delas, substancias máis sinxelas útiles para a actividade celular. Outras vesículas están relacionadas coa actividade do aparato de Golgi e teñen distintas funcións, como almacenar substancias, transportalas, etc.

Dirixen o movemento do citoesqueleto e interveñen na formación de estruturas que producen movementos celulares como os cilios e os flaxelos. Ademais, dirixen a separación dos cromosomas durante a división da célula.

Son prolongacións da membrana. Os cilios son curtos e numerosos, mentres que os flaxelos son longos e presentes en menor cantidade.

Permiten a locomoción das células e o movemento das partículas do medio que rodean a célula.

Son características das células vexetais. Trátase de grandes vesículas membranosas recheas de auga e outras substancias, como sales, azucres e proteínas.

A función dos grandes vacúolos está relacionada co mantemento da rixidez da célula vexetal, xa que o líquido que contén exerce presión no interior celular.

Son orgánulos ovados e con dobre membrana, as dúas lisas. No seu interior teñen uns sacos aplanados chamados tilacoides que conteñen un pigmento denominado clorofila que lles dá a cor verde característica ás células vexetais.

Nos cloroplastos ten lugar o proceso da fotosíntese.

É unha envoltura externa á membrana plasmática. Algunhas células eucariotas presentan esta estrutura, sendo a súa composición diferente; por exemplo, a parede das plantas contén celulosa e a dos fungos, quitina.

Un traballo en equipo

Como puideches comprobar nestas páxinas, as células son moi complexas e teñen moitísimas partes que interactúan para que estas poidan levar a cabo as súas funcións.

Para coñecer un pouco máis todas estas partes das células, propoñémosvos que vos dividades en grupos para estudar con máis profundidade eses compoñentes e as súas funcións.

O obxectivo é que cada grupo elixa un orgánulo dos mencionados nesta páxina, unha das partes do núcleo ou a propia membrana celular e elaboredes unha ficha na que detalledes a seguinte información:

a) Estrutura acompañada dun debuxo esquemático.

b) Fotografía de microscopia do detalle da estrutura.

c) Funcións detalladas e importancia destas para a supervivencia do organismo.

d) Algunhas estruturas poden ser máis importantes ou abundantes nalgúns tipos celulares, como as mitocondrias no tecido muscular; sucede o mesmo coa estrutura que elixiches?

e) Expoñede na clase a vosa investigación.

A parede celular protexe e proporciona rixidez á célula.

Orgánulos non comúns a todas as células

Cilios

Flaxelo

5

A función de nutrición nas células eucariotas

Transporte a través da membrana

Segundo o esquematizado na imaxe, explica como cres que atravesarán a membrana plasmática as seguintes substancias:

a) Na+

b) Dióxido de carbono.

c) Sales minerais.

d) Unha bacteria.

Partículasdetamaño

Mediante bombas (en contra de gradiente, requiren enerxía).

A nutrición comprende todos os procesos que lle proporcionan á célula materia e enerxía para crecer, repoñer as súas estruturas, dividirse e relacionarse.

5.1 O intercambio de materia

A membrana plasmática é unha barreira selectiva que deixa pasar certas substancias e facilita ou impide o paso doutras.

Este paso realízase de formas diferentes dependendo do tamaño da substancia.

- Por difusión. Sucede cando as substancias son de pequeno tamaño, como o osíxeno, o dióxido de carbono e os sales minerais.

- A través de proteínas. Cando as substancias son de maior tamaño ou cando teñen cargas (ións), as proteínas forman canles ou bombas (unhas estruturas que «bombean» as substancias) a través das cales pasan as moléculas.

- Formando vesículas. Cando as substancias son moi grandes, a membrana afúndese e engloba a partícula, orixinando unha vesícula que pasa ao citoplasma celular. Este proceso denomínase endocitose, e o contrario, exocitose.

ou cargadas

Mediante canles (a favor de gradiente).

Transporte por difusión (a favor de gradiente).

Dixestión

ENERXÍA

Vesícula con nutrientes

Restos da dixestión (refugallos)

Vesícula

Lisosoma

5.2 O intercambio de enerxía

As substancias transportadas ao interior da célula transfórmanse, a través dunha serie de reaccións, en materia ou estruturas propias das células, ou utilízanse para obter enerxía que estas empregan para realizar as funcións vitais.

Así, na célula teñen lugar multitude de reaccións químicas, que constitúen o seu metabolismo; este pode ser de dous tipos:

- Catabolismo. É o conxunto de reaccións químicas celulares polas que as moléculas complexas se fragmentan e se transforman noutras máis sinxelas. Neste proceso libérase enerxía, que a célula emprega, por exemplo, durante o anabolismo ou para producir movemento celular. A respiración celular é un exemplo de proceso catabólico que ocorre nas mitocondrias das células eucariotas.

- Anabolismo. O anabolismo é o conxunto de reaccións químicas celulares polas que, a partir de moléculas sinxelas, se fabrican moléculas máis complexas como proteínas, lípidos, etc., que a célula utiliza para producir os seus compoñentes. A formación destas biomoléculas necesita a achega de enerxía, que procede das reaccións do catabolismo. Un exemplo de proceso anabólico que ten lugar nas células autótrofas é a fotosíntese.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Define metabolismo celular e diferencia entre anabolismo e catabolismo.

2 Busca información sobre que é a fermentación e escribe no teu caderno en que consiste e se se trata dun proceso catabólico ou anabólico.

3 Observa a imaxe seguinte e, tras ordenar as etapas do proceso que se esquematiza, relaciona cada letra coa súa etapa correspondente:

a) Parte desta enerxía xerada utilízase nas reaccións do anabolismo para construír proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, etc.

b) O alimento incorpórase na célula e dixírese con axuda dos lisosomas.

c) Outra parte da enerxía emprégase para realizar outras funcións celulares; por exemplo, a reprodución, o desprazamento, etc.

d) O CO2 producido durante a respiración sae ao exterior da célula por difusión.

e) As mitocondrias, en presenza de osíxeno, utilizan a materia orgánica e transfórmana en CO2 e auga.

f) Neste proceso, chamado respiración, libérase enerxía.

g) As moléculas complexas transfórmanse noutras máis sinxelas.

ANABOLISMO

Moléculas complexas Enerxía CO2 O2 Enerxía

CATABOLISMO 3 7 6 4 5 2 1

O metabolismo

6

A función de relación nas eucariotas

Resposta estática

Transmisor

Receptor

Substancias segregadas

Cando o transmisor se une ao receptor, a célula responde segregando substancias.

Resposta dinámica

Cilios

Movemento vibrátil Flaxelo

Cando os cilios se moven, o protozoo pode desprazarse dun lado a outro no medio.

Algunhas células teñen un flaxelo cuxo movemento vibrátil actúa como un látego que lles permite desprazarse rapidamente.

Movemento contráctil

Ante certos estímulos externos, este protozoo (Vorticella) contrae o pedúnculo co que permanece fixo a un substrato.

A relación dunha célula é a súa capacidade para responder ante un estímulo do medio.

6.1 Os estímulos e as respostas

Denomínase estímulo aos cambios que desencadean unha resposta celular. Os estímulos poden ser: químicos, como, por exemplo, cambios na composición do medio, variacións no pH, etc.; e físicos, como, por exemplo, cambios na temperatura, na presión, etc.

A resposta celular é a reacción da célula ante os estímulos. Pode ser de dous tipos: estática e dinámica.

- A resposta estática. Nela non se produce movemento, senón que a célula responde doutra forma; por exemplo, segregando unha substancia.

- A resposta dinámica. Nela, a célula responde movéndose. Estes movementos en conxunto denomínanse taxias ou tactismos. Considéranse positivos se a célula se move cara ao estímulo, e negativos se se afasta del.

6.2 Os movementos celulares

O movemento celular está estreitamente relacionado co citoesqueleto, cuxos filamentos forman estruturas contráctiles no citoplasma e prolongacións cara ao exterior que permiten o movemento. Os principais tipos de movemento son:

- O movemento vibrátil. Este tipo de movemento prodúcese pola vibración dos cilios (curtos e numerosos) ou os flaxelos (longos e escasos).

- O movemento contráctil. Este tipo de movemento é característico das células musculares, que son capaces de contraerse e relaxarse, e dalgúns organismos unicelulares.

- O movemento ameboide. Este tipo de movemento é característico das amebas, aínda que tamén os glóbulos brancos se desprazan así.

Pedúnculo

Movemento ameboide

A ameba emite prolongacións do seu citoplasma ou pseudópodos para capturar a bacteria.

Pseudópodos

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Fai un esquema no que expliques como se leva a cabo o movemento ameboide.

2 Propoñede outros exemplos diferentes aos das imaxes nos que as células leven a cabo un movemento ameboide, un movemento vibrátil e un movemento contráctil.

7

A función de reprodución nas eucariotas

A reprodución celular (ou división celular) é a capacidade dunha célula de dividirse en dúas ou máis células fillas idénticas.

7.1 A división celular

A división celular prodúcese tanto nos organismos unicelulares como nos organismos pluricelulares.

- Nos organismos unicelulares, como os protozoos, a división celular ten como obxectivo a reprodución do organismo.

- Nos organismos pluricelulares, a división celular serve para que o organismo creza e para que rexenere os seus tecidos; é dicir, repoña as células que van morrendo.

7.2 Tipos de división celular

Existen diferentes tipos de división celular en eucariotas:

- A bipartición. A célula duplica o seu ADN e xera dúas células fillas xeneticamente idénticas e do mesmo tamaño. Entre as células eucariotas que se dividen por bipartición destacan os protozoos.

- A xemación. A célula duplica o seu ADN e xera unha xema, que se desenvolve e se separa da célula nai. Fórmanse dúas células fillas, xeneticamente idénticas, pero de diferente tamaño. Así reprodúcense fungos unicelulares como os fermentos.

- A esporulación ou división múltiple. A célula xera múltiples copias do seu ADN, que se rodean dunha porción de citoplasma. A membrana da célula proxenitora rompe, liberándose as esporas. Os fungos, moitas plantas e algúns protozoos reprodúcense así.

Divisións celulares

A imaxe representa tres tipos de división celular en eucariotas. Obsérvaas con atención e responde:

a) Que tipo de división celular representa cada imaxe?

b) Propón un exemplo de seres vivos que teñan este tipo de división celular.

c) No teu caderno, redacta un texto descritivo para explicar como sucede a división de cada tipo.

Para rematar

Organiza as ideas

1 Diagrama de Venn. Completa no teu caderno o seguinte diagrama de Venn sobre as características comúns e específicas dos diferentes tipos de células. Aprende a facelo co recurso dispoñible en anayaeducacion.es

Interpreta imaxes

3 Observa as imaxes e responde as preguntas seguintes para cada unha delas.

a) Indica de que tipo de orgánulo se trata.

b) Explica que funcións desempeña.

c) En que células é posible encontralo?

4 Observa a célula da imaxe e di que orgánulos recoñeces.

Fai un resumo

2 Elabora o teu propio resumo da unidade seguindo este guión:

• Ordena os niveis de organización da materia, e nomea as substancias inorgánicas e as biomoléculas orgánicas indicando as súas principais funcións.

• Explica como é e como está organizada unha célula procariota e diferencia os tipos que existen en función da súa nutrición.

• Comenta como se reproducen e se relacionan as células procariotas.

• Compara unha célula animal e unha célula vexetal, indicando a función dos orgánulos propios e os comúns.

• Establece as diferenzas entre o núcleo da célula eucariota en interfase e en división.

• Explica como se produce o intercambio de materia e enerxía entre a célula e o medio.

• Define estímulo e comenta como responde a célula ante eles.

• Explica como e para que se reproduce unha célula eucariota.

5 Explica que tipo de movemento presenta a célula da imaxe en dous momentos diferentes. Indica as estruturas que permiten ese movemento.

Célula procariota – Plásmidos – Cápsulas – Pili –

Célula eucariota animal – Centríolos –?

Célula eucariota vexetal – Cloroplastos – Grandes... –

Aplica

6 Realiza un debuxo dunha célula procariota e indica a función das diferentes estruturas.

7 Explica como se nutre unha célula procariota heterótrofa; e unha autótrofa que viva na escuridade?

8 Explica por que é importante coñecer o cariotipo dunha persoa e en que situacións é necesario sabelo.

9 Os glóbulos brancos poden introducir no seu interior bacterias como mecanismo de defensa. Explica mediante que proceso as introducen a través da membrana e que orgánulo intervén na súa dixestión.

10 Asocia cada frase co tipo de movemento celular:

a) É típico dos glóbulos brancos.

b) Prodúcese por vibración de cilios ou flaxelos.

c) Realízano as células musculares.

11 Explica por que a división celular supón cousas distintas para un organismo unicelular e para un pluricelular.

12 Establece as diferenzas entre:

a) Bipartición e xemación.

b) Xemación e esporulación.

c) Anabolismo e catabolismo.

13 Razoa por que a fotosíntese é un proceso anabólico.

SITUACIÓN DE APRENDIZAXE

REFLEXIONA E VALORA

Avanza

14 Le o seguinte texto e contesta as preguntas.

As bacterias son organismos moi diversos, que colonizaron todos os ambientes do planeta, grazas a millóns de anos de evolución. Existen dous grandes grupos de bacterias, as arqueobacterias e as eubacterias.

As arqueobacterias son organismos extremófilos, capaces de sobrevivir a elevadas temperaturas, en ambientes moi salinos ou mesmo en ausencia de osíxeno, grazas á composición química particular da súa membrana e a súa parede celular, que as fai moi resistentes.

As eubacterias subdivídense en varios grupos, como as bacterias Gram positivas e as Gram negativas, que se diferencian na composición da súa parede celular, ou os micoplasmas, que carecen de parede.

a) Que tipo de organización celular teñen as bacterias?

b) Elabora un esquema no que indiques os diferentes grupos de bacterias nomeadas no texto.

c) Descubre que é a tinguidura de Gram. Explica en que consiste e para que se utiliza esta técnica.

Nesta unidade estudaches os principais tipos celulares e as súas características, ademais analizaches os seus principais compoñentes e afondaches nas funcións vitais das células eucariotas. Reflexiona sobre a túa aprendizaxe cubrindo o cuestionario e a rúbrica dispoñibles en anayaeducacion.es

Resolvo cuestións e afondo en aspectos relacionados cos tipos e as características das células.

Creo e interpreto información sobre as células en diferentes formatos físicos e dixitais.

Analizo e interpreto información sobre as funcións vitais das células.

PON A PROBA AS TÚAS COMPETENCIAS

Realiza a autoavaliación competencial incluída en anayaeducacion.es

economicamente e pronto o meu pai entrou en razón: a súa filla ía ser científica, gustáselle ou non.

Na universidade coñecín o profesor William Lawrence Bragg. Anos antes, el e o seu pai recibiran un Nobel por desenvolver unha nova técnica que permitía utilizar raios X para observar a distribución dos átomos nun cristal. Era complicadísima, pero abría un mundo de posibilidades que me cativou. Cos anos aprendín e practiquei o método ata converterme nunha experta a nivel internacional. Mesmo mellorei o procedemento logrando imaxes máis nítidas que nunca.

Tras tres anos investigando en Francia, regresei a Inglaterra en 1951. Conseguín unha praza no King's College de Londres e comecei a traballar aplicando as miñas técnicas de difracción de raios X para observar o ADN. Unha das miñas fotografías resultou ser especialmente reveladora, a número 51. O meu compañeiro de laboratorio Maurice Wilkins, con quen nunca me entendín demasiado, mostróullela sen o meu coñecemento a dous amigos seus: James Watson e Francis Crick. Eles levaban anos intentando esclarecer a estrutura do ADN e a miña fotografía brindoulles unha pista clave para completar o seu modelo e publicalo en 1953: a estrutura de dobre hélice.

A miña participación non foi recoñecida naquel momento, polo que decidín cambiar de laboratorio e centrarme en estudar os virus ata que falecín en 1958 a causa dun cancro de ovario. Catro anos despois, Watson, Crick e Wilkins compartiron un Premio Nobel polos seus descubrimentos sobre o ADN. Quen sabe... se tivese estado viva para entón quizais o meu nome formaría parte desa lista.

Que vas descubrir?

Nesta unidade

• Rosalind Franklin. ADN á luz dos raios X

1. Os ácidos nucleicos

2. A expresión dos xenes. Síntese de proteínas

3. A transmisión da información xenética

4. A mitose e a citocinese

5. A meiose e a reprodución sexual

• Comprende, reflexiona e pon a proba as túas competencias

En anayaeducacion.es

Para motivar

• Vídeo:

Antes de empezar

• Coñece máis a... … Rosalind Franklin

Para a detección de ideas previas

• Presentación: Que necesitas saber?

Para expoñer

• Presentación: A tradución en detalle; O código xenético

Para exercitar

• Actividades interactivas:

Aprende xogando Ponte a proba

• Taller de ciencias:

Observa a mitose

E, ademais, toda a documentación necesaria para aplicar as claves do proxecto.

DESENVOLVEMENTO DO XOGO

3.1 Para crear un xogo de mesa, é importante coñecer as mecánicas do xogo. A mecánica dun xogo son os sistemas que se empregan para funcionar, como tirar dados, facer preguntas ou moverte por un taboleiro. Investiga un pouco sobre as mecánicas dos xogos de mesa e facede unha lista para explicar as que interveñen no voso xogo e como credes que se relacionan entre si.

3.2 Elaborade as tarxetas do xogo con información relativa a esta unidade: os ácidos nucleicos, a replicación, a transcrición, a tradución, a mitose e a meiose. Podedes usar medios físicos ou dixitais.

REGRAS DO XOGO

4.1 Establecede as regras do xogo a partir do que elixirades emular. Deseñade o libro de instrucións e escribide as regras adaptadas aos contidos cos que se está realizando o xogo.

4.2 Facede unha pequena proba para testar o xogo co material que realizastes ata agora e seguindo o manual de instrucións que escribistes. Avaliade se é necesario facer algún axuste nas regras, nos materiais ou nas mecánicas de xogo que pensastes.

+ orientacións en anayaeducacion.es

Os ácidos nucleicos

Na segunda metade do século xx coñeceuse a estrutura química dos cromosomas, o que permitiu comprender o seu papel como portadores da información xenética. Os xenes, localizados nos cromosomas, son en realidade fragmentos de ADN, unha molécula que leva a información necesaria para que se manifeste un carácter.

O ADN é a molécula portadora da información xenética, controla a aparición dos caracteres a través da síntese de proteínas. Ademais, as súas características permítenlle, mediante a súa duplicación ou replicación, transmitir esa información ás células fillas.

1.1 A molécula de ADN

A molécula de ADN é unha dobre hélice formada por dúas cadeas de nucleótidos complementarias.

O ADN está formado por subunidades máis pequenas chamadas nucleótidos. Á súa vez, cada nucleótido fórmase pola unión dun azucre (a desoxirribosa), un grupo fosfato e unha base nitroxenada, da que existen catro tipos diferentes: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Os nucleótidos únense entre si, mediante un enlace entre o grupo fosfato dun nucleótido e o azucre do nucleótido seguinte.

O modelo da dobre hélice

En 1953, Francis Crick e James Watson, apoiándose en traballos de Rosalind Franklin e Maurice Wilkins, propuxeron un modelo de estrutura do ADN. Segundo este modelo:

- A molécula de ADN está formada por dúas cadeas de nucleótidos enroladas en forma de hélice.

- As bases nitroxenadas sitúanse cara ao interior da hélice e os azucres e os grupos fosfato forman o esqueleto.

- As dúas cadeas mantéñense unidas mediante enlaces débiles que se establecen entre as bases dos nucleótidos.

- As bases nitroxenadas non se unen de forma aleatoria: a timina únese coa adenina, e a citosina, coa guanina. Debido a iso, as cadeas son complementarias; é dicir, a sucesión de bases dunha cadea de nucleótidos determina a sucesión de bases na outra cadea. Esta complementariedade é a base para a replicación do ADN.

1.2 A molécula de ARN

O ARN é un ácido nucleico cuxas principais características son:

- É monocatenario, é dicir, non forma dobres cadeas como o ADN salvo nalgúns tipos de virus como os reovirus.

- Tamén está constituído por nucleótidos. Cada un deles está formado pola unión dun azucre (a ribosa), un grupo fosfato e unha base nitroxenada que pode ser adenina (A), uracilo (U), guanina (G) ou citosina (C).

- As febras de ARN son de menor tamaño porque teñen menor número de nucleótidos.

- A súa estrutura tridimensional pode ser moi complexa, xa que a miúdo forma pregamentos e unións entre rexións distintas dunha mesma molécula.

- Existen distintos tipos de ARN con diferentes funcións:

• O ARN mensaxeiro (ARNm): é un ARN que se sintetiza no núcleo a partir do ADN e leva a información para fabricar proteínas no citoplasma.

• O ARN ribosómico (ARNr): está formado por moléculas de distintos tamaños que forman a estrutura dos ribosomas.

• O ARN transferente (ARNt): intervén na síntese de proteínas ao transportar os aminoácidos ata os ribosomas.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Define ADN e nomea as persoas que participaron no desenvolvemento do modelo da dobre hélice.

2 Explica que é un nucleótido e como se unen entre si para formar o ADN.

3 Explica a función dos distintos tipos de ARN.

4 O espello. Completa a táboa comparativa sobre o ADN e o ARN. Consulta anayaeducacion.es para aprender a usar esta técnica.

O ADN da tenente Ripley

Hoxe en día o feito de que a herdanza biolóxica se encontra no ADN considérase un coñecemento xeral. Numerosas películas, series e mesmo artigos de prensa usan termos xenéticos de forma habitual, pero fano sempre correctamente?

Na película de 1997 Alien: Resurrection, créase un clon da tenente Ripley 200 anos despois do seu falecemento. A partir do seu ADN clonan un ser humano completo que, ademais, conserva os recordos da tenente Ripley orixinal.

a) Cres que a memoria é un tipo de información que se transmite no ADN? Xustifica a túa resposta.

b) Busca outros dous exemplos de erros científicos en series, películas, novelas etc. que teñan que ver co ADN e explica en que consiste o erro.

As partes dun cromosoma Centrómero

1.3 Os cromosomas

Os cromosomas son estruturas formadas pola condensación do ADN e proteínas, chamadas histonas, que aparecen cando a célula se vai dividir.

Nos organismos eucariotas, o xenoma está formado por varias cadeas distintas de ADN. Durante a división celular, cada unha destas moléculas de ADN empaquétase e enrólase sobre si mesma ata dar lugar a un cromosoma.

En xeral, en todos os seres vivos eucariotas se cumpren as seguintes características respecto aos cromosomas:

- Todas as células dos individuos dunha mesma especie teñen o mesmo número de cromosomas. Tamén son constantes a forma e o tamaño de cada un. Así, os mosquitos da especie Aedes aegypti teñen 6 cromosomas; a mosca Drosophila melanogaster, 8; o ser humano, 46; o can, 78; algunhas especies de plantas, máis de 500.

Cromátides

- Na dotación cromosómica da maioría das células distínguense dúas series ou parellas de cromosomas. Aos cromosomas de cada parella chamámoslles cromosomas homólogos.

Ao número de parellas de cromosomas que ten unha especie coñecémolo como número haploide (n), e ao número total de cromosomas, considerando as dúas series, coñecémolo como número diploide (2n). Aos organismos que cumpren esta condición denominámolos diploides. Isto sucede, por exemplo, en todos os seres vivos do reino animal. Existen outros seres vivos que son haploides e hai outros que son poliploides e teñen 3n, 4n ou máis cromosomas. En moitas especies, as células dos individuos dun determinado sexo teñen unha parella de cromosomas que non son homólogos. Son os cromosomas sexuais. Ao resto de cromosomas da célula chamámoslles autosomas. Nestes seres vivos, o sexo do organismo vén determinado polos cromosomas sexuais. Así, por exemplo, as células dun can (78 cromosomas) encóntranse en dúas series n = 39. Deles, 38 pares son autosomas e 1 par correspóndese cos cromosomas sexuais, sendo X e Y, no caso dos machos, e dous cromosomas X, no caso das femias.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Explica que é un cromosoma homólogo.

2 Define número haploide e número diploide.

3 Explica que son os autosomas e os cromosomas sexuais. Por que cres que estes últimos tamén son denominados heterocromosomas?

4 Elixe unha especie animal, descubre cantos cromosomas ten e fai un debuxo de como sería unha célula haploide e unha célula diploide desta especie.

Os tipos de cromosomas

Os cromosomas clasifícanse en función da posición do centrómero con respecto aos brazos.

- Metacéntricos. O centrómero encóntrase situado na parte media do cromosoma. Os brazos teñen practicamente a mesma lonxitude.

- Submetacéntricos. O centrómero está desprazado cara a un dos lados. Os brazos son lixeiramente desiguais.

- Acrocéntricos. O centrómero está moi desprazado cara a un dos extremos do cromosoma, o que fai que os brazos sexan moi desiguais.

- Telocéntricos. O centrómero localízase nun dos extremos do cromosoma, polo que só é visible un brazo.

O cariotipo

Un cariotipo é o conxunto de todos os cromosomas illados dunha célula e reflicte o número, o tipo e a estrutura dos cromosomas característicos dunha especie.

Nun cariotipo, os autosomas colócanse, primeiro, ordenados por parellas de homólogos, de maior a menor tamaño, e os cromosomas sexuais sitúanse ao final.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Observa agora o cariotipo da imaxe e responde.

a) Cantos cromosomas observas neste cariotipo? Numéraos e diferencia entre autosomas e cromosomas sexuais.

b) Correspóndese a un cariotipo dentro dos parámetros habituais? Explícao e descubre a que síndrome corresponde.

Tipos de cromosomas

Cariotipo dunha célula humana. A cor simboliza a orixe de cada serie de cromosomas (un procedente de cada proxenitor). Os autosomas confórmanos as parellas da

1 á 22, e os cromosomas sexuais, a parella 23. Neste caso formada por dous cromosomas sexuais homólogos; isto é, XX.

Esquema dun cariotipo humano

2

A expresión dos xenes. Síntese de proteínas

O código xenético

Observa o código xenético e responde as seguintes preguntas:

a) Escribe dúas secuencias de código xenético que puidesen dar como resultado a seguinte secuencia de aminoácidos: metionina-serina-arxinina-glicocola-stop.

b) Que utilidade pode ter que diferentes secuencias de nucleótidos poidan codificar un mesmo aminoácido?

O ADN é o portador da información xenética. Un xene ou fragmento de ADN leva información que, polo xeral, se expresa a través da síntese dunha proteína.

2.1 A transcrición

As proteínas sintetízanse nos ribosomas, que se encontran no citoplasma celular (libres ou adheridos ao retículo endoplasmático). Como o ADN permanece no núcleo da célula, debe existir un mecanismo que lle permita «trasladar» esa información que porta o material xenético ata o citoplasma. Este mecanismo é a transcrición.

A transcrición sucede no núcleo da célula onde a información almacenada no ADN (segundo a secuencia das súas bases) se transfire a unha molécula de ARN mensaxeiro (ARNm).

2.2 O código xenético

A correspondencia entre os codóns de ARNm e os aminoácidos que forman as proteínas é o código xenético.

O código xenético determina como se traduce unha secuencia de ARNm a unha secuencia de aminoácidos dunha proteína. Neste código, cada trío de nucleótidos consecutivos, chamado codón ou triplete, correspóndese cun aminoácido determinado.

O código xenético está dexenerado, é dicir, varios tripletes distintos poden codificar un mesmo aminoácido, como a prolina, que pode ser codificada por CCU, CCC, CCA e CCG. Isto axuda a que se reduzan os erros ao colocar os nucleótidos durante a transcrición.

2.3 A tradución

A tradución consiste na síntese dunha molécula de proteína, segundo o código contido na molécula de ARNm transcrito a partir dunha secuencia de ADN.

A tradución ten lugar no citoplasma e realízana os ribosomas. Ademais dos ribosomas, neste proceso interveñen a molécula de ARNm, que se formou no proceso de transcrición, e unha molécula doutro tipo de ARN, chamada ARN transferente (ARNt), que se encarga de transportar os aminoácidos ata o ribosoma.

A tradución

Observa a ilustración e responde as preguntas:

• En que parte da célula se produce a transcrición?

• En que parte da célula se unen o ribosoma e o ARNm?

O ARNm resultante da transcrición do ADN pasa ao citoplasma.

Unha vez no citoplasma, o ARNm únese aos ribosomas.

Paralelamente, os aminoácidos libres únense a outro tipo especial de ARN, denominado ARN de transferencia (ARNt).

A proteína vai crecendo a medida que le a información do ARNm e se van unindo ARNt cos seus respectivos aminoácidos unidos.

Cada aminoácido, unido ao seu ARNt, recoñece unha secuencia concreta de tres bases do ARNm (triplete ou codón) e únese a ela, orixinando así a cadea de proteína.

Hai un ARNt para cada un dos aminoácidos. Esta molécula contén na súa estrutura un conxunto de tres nucleótidos denominado anticodón. As bases do anticodón do ARNt son complementarias ás do codón do ARNm. Proteína

Os ARNt cargados con aminoácidos transpórtanos ata os ribosomas.

Unha vez lida toda a cadea de ARNm, a proteína sepárase do ribosoma e queda libre no citoplasma.

3

A transmisión da información xenética

3.1 O ciclo celular

Chámaselles ciclo celular ás fases nas que se pode dividir a vida dunha célula. Nas células eucariotas, o ciclo celular é moi complexo. Divídese en dous períodos: a interfase e a fase mitótica.

A interfase

É unha etapa longa durante a cal a célula crece, duplica o seu ADN e se prepara para a división. Divídese en fase G1, fase S e fase G2.

Fase mitótica ou de división celular

É unha breve etapa durante a que a célula divide, primeiro o seu núcleo e, despois, o seu citoplasma.

- Mitose ou fase M. A célula divide o seu núcleo, é dicir, repártese o material xenético entre as dúas células que se están formando. A mitose consta de catro fases, denominadas profase, metafase, anafase e telofase.

- Citocinese. A célula divide o seu citoplasma e os seus orgánulos entre as dúas células fillas que conteñen idéntica dotación cromosómica que a nai.

Fase S:

A célula realiza unha copia exacta do seu material xenético (duplicación ou replicación do ADN).

Fase G2:

Fase G1:

A célula filla acaba de nacer, prodúcese crecemento celular, duplícanse o número de orgánulos e estruturas citoplasmáticas.

PROFASE METAFASE ANAFASE CITOCINESETELOFASE

A célula experimenta unha nova etapa de crecemento e alcanza o tamaño adecuado para a división celular. Os centríolos duplícanse nesta etapa.

3.2 A replicación

A replicación do ADN é o proceso polo cal se sintetizan dúas copias idénticas da molécula de ADN.

A replicación é semiconservativa, é dicir, a dobre hélice desenrólase e cada cadea serve de «molde» para construír unha complementaria. A replicación do ADN lévaa a cabo un enzima específico, a ADN polimerase, que une os nucleótidos seguindo a secuencia da cadea molde.

Ao rematar este proceso, teranse formado dúas dobres hélices idénticas, que se reparten entre cada célula filla. A replicación

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Anota as diferenzas entre as células que están en fase G1 e as que están en fase G2.

2 Revisa o recurso «A replicación paso a paso» que podes encontrar en anayaeducacion.es e explica cal cres que é a importancia de que durante a replicación se formen copias das dúas febras de ADN á vez.

1 A dobre hélice desenrólase e a molécula ábrese como unha cremalleira separándose as dúas cadeas.

2 Cada cadea de ADN duplícase de forma independente, servindo de molde para fabricar unha nova cadea complementaria mediante o acoplamento dos nucleótidos (os de adenina cos de timina, e os de guanina cos de citosina).

3 As novas moléculas enrólanse en espiral formando a estrutura de dobre hélice. O resultado final son dúas novas dobres hélices, que son unha copia exacta da molécula de partida. Cada unha delas está formada por unha cadea antiga e outra nova.

4

A mitose e a citocinese

4.1 A mitose

A mitose é o proceso a través do cal se produce a división do núcleo da célula.

Significado biolóxico da mitose

Nos organismos pluricelulares, a mitose ten como función permitir o crecemento do individuo mediante divisións sucesivas e a renovación das células deterioradas. Nos organismos unicelulares, a mitose é un mecanismo de reprodución asexual, que permite aumentar o número de organismos dunha especie.

4.2 A citocinese

A citocinese é o proceso polo que a célula divide o seu citoplasma e os seus orgánulos entre as dúas células filla.

A citocinese varía dun tipo celular a outro, debido á diferente estrutura das súas envolturas externas. As células eucariotas de tipo animal só están envoltas pola membrana plasmática, polo que poden deformarse doadamente. Pola contra, nas células eucariotas de tipo vexetal, a membrana está rodeada dunha grosa e ríxida parede celular, que impide a súa deformación.

O ciclo celular e o cancro

Xa coñeces o ciclo celular e sabes como ocorre a mitose e cal é o seu significado biolóxico, pero sabías que moitos cancros se producen por alteracións no control do proceso de mitose ou do ciclo celular?

As mutacións, que estudarás máis adiante, son cambios que se producen na secuencia do ADN dun organismo. Algunhas destas mutacións cando son moi daniñas provocan que a célula morra nun proceso chamado apoptose, pero, ás veces, a célula non morre e pódese orixinar un cancro.

Observa o esquema da dereita e contesta as preguntas:

a) Describe coas túas propias palabras que sucede en cada parte do esquema.

b) Busca información e explica que é a apoptose.

c) Descubre que é a metástase e engade un debuxo ao esquema que explique como funciona este proceso.

División normal División de célula cancerosa

Profase

• Cada par de centríolos migra a un polo da célula e entre eles fórmase o fuso acromático, un feixe de fibras do citoesqueleto que se dirixen cara ao outro extremo da célula.

• A envoltura nuclear desintégrase.

• O ADN condénsase en forma de cromosomas, formados por dúas cromátides irmás.

Metafase

• Os centríolos mantéñense nos polos opostos da célula.

• Os compoñentes da envoltura nuclear están dispersos polo citoplasma.

• Os cromosomas sitúanse no ecuador da célula e únense ás fibras do fuso acromático.

• Os centríolos comezan a acurtar as fibras do fuso acromático, tirando dos cromosomas en direccións opostas.

Anafase

• Os compoñentes da membrana nuclear continúan dispersos polo citoplasma.

• Sepáranse as dúas cromátides irmás de cada cromosoma, migrando cara aos polos da célula.

Telofase

• Os centríolos comezan a acurtar as fibras do fuso acromático, tirando dos cromosomas en direccións opostas.

• Os compoñentes da membrana nuclear continúan dispersos polo citoplasma.

• Sepáranse as dúas cromátides irmás de cada cromosoma migrando cara aos polos da célula.

Citocinese dunha célula animal

• O citoplasma divídese por estrangulamento da membrana.

• Fórmase un anel no ecuador da célula que se vai estreitando.

• Finalmente, a membrana rompe, dividindo a célula en dúas células fillas.

Citocinese dunha célula vexetal Fragmoplasto

• A parede celular impide o estrangulamento.

• A división do citoplasma realízase mediante a formación dun tabique no ecuador da célula denominado fragmoplasto.

• O tabique progresa desde o centro da célula cara ao exterior formándose unha parede celular entre as células fillas.

5

A meiose e a reprodución sexual

5.1 A reprodución sexual

Na reprodución sexual, requírense dous proxenitores para formar un novo individuo, e o descendente é unha combinación das características dos seus proxenitores.

Os organismos con reprodución sexual teñen dous tipos de células:

- As que están formando parte do corpo son as denominadas células somáticas, que son células diploides (2n).

- As células especializadas na reprodución, denominadas células xerminais, son diploides (2n), pero, a través dunha división especial chamada meiose, dan lugar ás células sexuais ou gametos, que son haploides (n).

Deste xeito, cando sucede a fecundación, o gameto masculino (n) únese ao gameto feminino (n), para dar lugar ao cigoto ou célula ovo (2n); é dicir, fórmase unha célula co mesmo número de cromosomas que os seus proxenitores.

5.2 A meiose

A meiose é o proceso especial de división a través do cal se forman células haploides. Mediante este proceso fórmanse os gametos.

Significado biolóxico da meiose

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Escribe que significa que un organismo sexa diploide e que os seus gametos sexan haploides.

2 Anota cantos cromosomas teñen as células somáticas e os gametos humanos e cales destas células son haploides e cales son diploides.

3 Elixe un animal que se reproduza sexualmente e busca información sobre o número de cromosomas que teñen as súas células somáticas. Despois, anota cantos cromosomas terán os seus gametos.

4 Explica a importancia biolóxica do sobrecruzamento durante a meiose.

- A meiose é un proceso indispensable para reducir á metade o número de cromosomas durante a formación das células sexuais. Así, a partir de células diploides (2n), con dous xogos completos de cromosomas, obtéñense células haploides (n), cun único xogo de cromosomas.

- Durante a meiose, prodúcese o denominado sobrecruzamento, ou intercambio de fragmentos de cromátides irmás, entre cromosomas homólogos. Este intercambio de información fai que se obteñan células xeneticamente distintas á célula nai, o que xera a denominada variabilidade xenética; é dicir, modificacións na información xenética que producen a diversidade xenética nos organismos.

O proceso da meiose

A meiose consta de dúas divisións consecutivas; entre as dúas non hai duplicación do ADN, xa que este só se duplica na interfase:

- A primeira división meiótica separa as parellas de cromosomas homólogos. Consta de profase I, metafase I, anafase I e telofase I.

- A segunda división meiótica separa as dúas cromátides irmás de cada cromosoma. Consta de profase II, metafase II, anafase II e telofase II, tras a que se produce a citocinese.

A formación de gametos e a meiose

As células xerminais dan lugar ás células sexuais ou gametos, mediante o proceso de gametoxénese, que é un proceso de meiose. Nos animais, este proceso denomínase espermatoxénese, cando se producen os gametos masculinos ou espermatozoides, e ovoxénese, cando se forman os gametos femininos ou óvulos.

1 Prodúcese a primeira división meiótica, na que se separan os cromosomas homólogos entre as dúas células fillas.

2 Prodúcese a segunda división meiótica, na que se reparten as cromátides de cada cromosoma entre as células fillas.

3 As células fillas maduran ata formar espermatozoides (n).

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

1 Prodúcese a primeira división meiótica. Sepáranse os cromosomas homólogos e ten lugar unha distribución desigual do citoplasma. A célula maior é o oocito, e a pequena, o corpúsculo polar.

2 Prodúcese a segunda división meiótica. Repártense as cromátides de cada cromosoma entre as células fillas.

3 O resultado é a formación dun óvulo (n) e tres corpúsculos polares (n).

1 Explica as diferenzas entre a ovoxénese e a espermatoxénese.

2 Que pasaría se...? Que pasaría se durante a meiose non se reducise o número de cromosomas das células para formar os gametos? Aprende a usar esta técnica de pensamento co recurso que podes encontrar en anayaeducacion.es

A meiose e a reprodución sexual

Primeira división meiótica, paso a paso

É a etapa máis longa da meiose. Nela, as fibras de cromatina que se duplicaron na interfase condénsanse e fórmanse os cromosomas.

Cada cromosoma recoñece o seu homólogo e emparéllase con el pechándose como unha cremalleira nun fenómeno chamado sinapse.

A continuación, prodúcese un intercambio de fragmentos entre as cromátides non irmás. Este fenómeno chámase sobrecruzamento e supón un intercambio de información hereditaria ou recombinación xenética entre os cromosomas.

As parellas de cromosomas homólogos mantéñense unidas polos puntos de sobrecruzamento e sitúanse no ecuador da célula suxeitos aos filamentos do fuso.

As fibras do fuso acúrtanse e separan os cromosomas de cada parella de homólogos, que se dirixen aos polos opostos.

Ao separarse, os brazos entrecruzados levan os fragmentos das cromátides non irmás, como consecuencia da recombinación xenética producida na primeira etapa meiótica.

As fibras do fuso desaparecen e os cromosomas descondénsanse. Fórmase de novo a membrana nuclear. Finalmente, o citoplasma divídese e fórmanse dúas células fillas (n) cuxo número de cromosomas se dividiu á metade.

Profase II

Metafase II

Segunda división meiótica, paso a paso

Esta división prodúcese de forma simultánea nas dúas células resultantes da primeira división. Sen pasar por unha interfase desaparece a membrana do núcleo e, vólvense visualizar os cromosomas.

Os cromosomas sitúanse no ecuador da célula e forman a placa ecuatorial.

As dúas cromátides de cada cromosoma sepáranse e migran, cada unha delas a un polo celular.

Anafase II

Telofase II e citocinese

Os cromosomas descondénsanse e fórmase a cromatina. Constitúese a membrana nuclear.

COMPRENDE, PENSA, INVESTIGA...

Tras a telofase, ten lugar a división do citoplasma e a repartición de orgánulos entre as células fillas.

1 Explica as diferenzas entre as metafases I e II, as anafases I e II e a célula nai e as células fillas.

O resultado final é que se forman catro células fillas n, isto é, coa metade de cromosomas que a célula nai.

2 Nomea os tipos de células que se xeran coa meiose nos seres humanos.

Para rematar

Organiza as ideas

1 Roda de atributos. Completa no teu caderno a seguinte roda de atributos sobre a molécula de ADN. Aprende a utilizar este organizador gráfico en anayaeducacion.es

Formada por dúas cadeas de nucleótidos enroladas en forma de ?

Cada nucleótido fórmase de ? , ? e ?

Interpreta imaxes

3 Observa as seguintes imaxes e contesta as preguntas:

Existen catro tipos de bases nitroxenadas

• ?

As dúas cadeas mantéñense unidas por ?

A MOLÉCULA DE ADN

• ? • ? • ?

As bases nitroxenadas non se unen ?

As bases nitroxenadas sitúanse ? e os ?

Fai un resumo

Timina únese con ? e citosina únese con ?

As cadeas son ? É a base para a ?

2 Elabora o teu propio resumo da unidade seguindo este guión:

• Explica a composición e a estrutura do ADN.

• Nomea os tipos de ARN que existen, relacionándoos coa súa función.

• Define transcrición e nomea as moléculas implicadas no proceso.

• Define tradución e nomea as moléculas que interveñen nela.

• Explica que é e para que serve o código xenético.

• Explica brevemente as diferentes fases do ciclo celular.

• Explica paso a paso como se produce a replicación do ADN.

• Explica as fases da mitose e o significado biolóxico do proceso.

• Establece as diferenzas entre a citocinese de células animais e vexetais.

• Define meiose e explica o seu significado biolóxico.

• Indica os principais acontecementos de cada unha das fases da meiose.

a) Que tipo de ácido nucleico representan?

b) En que se parecen e en que se diferencian estas dúas biomoléculas?

c) Que función ou funcións levan a cabo nas células?

4 Que proceso ten lugar na imaxe que se mostra a continuación? Que moléculas interveñen nel? Explícao paso a paso.

5 Na imaxe móstrase unha célula en anafase. Observa os cromosomas e indica se se trata da anafase mitótica, da anafase I meiótica ou da anafase II meiótica. Xustifica a túa resposta.

Aplica

6 Deduce e razoa se as seguintes cadeas de nucleótidos corresponden a unha molécula de ADN ou de ARN.

a) ACCGGAUCUAGAUCGAUC

b) ACTTAGGCAATCGACGGAT

7 Dada a seguinte secuencia de ADN: TACCCCACTGAGATC

a) Transcríbea a unha molécula complementaria de ARNm.

b) Tradúcea, utilizando o código xenético, a unha secuencia de aminoácidos.

8 Explica por que a replicación do ADN é semiconservativa.

10 Escribe a cadea ou febra complementaria da seguinte secuencia de ADN: ATA CCG CAC CCC ATG TCG AT.

11 Explica por que é máis longa a profase I da meiose que a profase da mitose.

12 Razoa que tipo de división sufrirá unha célula hepática (do fígado) humana. Cantos cromosomas terá a célula nai?, e as células fillas?

13 Explica que é a espermatoxénese. Onde ten lugar este proceso?

Avanza

14 Identifica as fases da mitose na que se encontran as células do tecido que se observa na seguinte micrografía:

Tipo de células nas que ten lugar

N.º de divisións

N.º de células fillas

N.º de cromosomas nas células fillas

9 Completa a seguinte táboa relativa a mitose e meiose: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

Existe recombinación xenética?

SITUACIÓN DE APRENDIZAXE

REFLEXIONA E VALORA

Utilizando a escala, calcula o número de aumentos cos que se tomou a fotografía. Con que tipo de microscopio se visualizou a imaxe?

Nesta unidade sentaches as bases teóricas necesarias para entender como está estruturado o noso corpo e viches cales son as macromoléculas que o compoñen relacionándoas coas que se encontran nos alimentos. Reflexiona sobre a túa aprendizaxe cubrindo o cuestionario e a rúbrica dispoñibles en anayaeducacion.es

Resolvo cuestións relacionadas coas características dos ácidos nucleicos.

Analizo e represento graficamente os procesos de división celular. Explico o significado e a función dos procesos de tradución, transcrición e replicación do ADN.

PON A PROBA AS TÚAS COMPETENCIAS

Realiza a autoavaliación competencial incluída en anayaeducacion.es

© GRUPO ANAYA, S.A., 2022 - C/ Valentín Beato, 21 - 28037 Madrid.

Reservados todos os dereitos. O contido desta obra está protexido pola Lei, que establece penas de prisión e/ou multas, amais das correspondentes indemnizacións por perdas e danos, para quen reproduza, plaxie, distribúa ou comunique publicamente, en todo ou en parte, unha obra literaria, artística ou científica, ou a súa transformación, interpretación ou execución artística fixada en calquera tipo de soporte ou comunicada a través de calquera medio, sen a preceptiva autorización.