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2º
ESO
CIENCIAS
de la NATURALEZA
En la elaboración de este libro se han tenido en cuenta las normas
ortográficas establecidas por la RAE en diciembre de 2010.
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1seres vivos
Componentes de los
se organizan en
Inorgánicos
Orgánicos
Células
Agua
Glúcidos
Procariotas
Sales
minerales
Lípidos
Eucariotas
Proteínas
Animales
Vegetales
Ácidos
nucleicos
contienen
Membrana
Citoplasma
Núcleo
1
Célula procariota.
2
Célula eucariota vegetal.
3
Célula eucariota animal.
4
División celular: mitosis.
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1
El universo
4
3
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Componentes
de los seres vivos
Los seres vivos están formados por los mismos elementos que constituyen la Tierra, pero en diferente proporción.
Los elementos químicos que forman parte de los seres vivos se denominan bioelementos. Destacan el oxígeno (O), el carbono (C), el hidrógeno (H), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y azufre (S), que constituyen entre
el 95 % y 99 % de la composición total de los seres vivos. En menor proporción destacan el calcio (Ca), el magnesio (Mg), el sodio (Na), el potasio (K), el hierro (Fe), el cloro (Cl) y en una proporción muy baja tenemos el cobre (Cu), el manganeso (Mn), el aluminio (Al), el níquel (Ni),
el flúor (F), el yodo (I), el silicio (Si), el zinc (Zn), el molibdeno (Mo)…
Estos elementos se combinan entre sí formando moléculas. Estas
moléculas las clasificamos en inorgánicas (agua y sales minerales) y
orgánicas, compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno fundamentalmente (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
Materia viva
Oxígeno (O): 65 %
Carbono (C):
18 %
Hidrógeno
(H): 10 %
Calcio
(Ca): 2 %
Otros: 0,7 %
Azufre (S): 0,2 %
Fósforo (P): 1,1 %
Nitrógeno (N): 3 %
Diagrama de sectores con la proporción
de los elementos en la materia viva.
Corteza terrestre
Carbono (C):
0,16 %
1.1. Moléculas inorgánicas
Silicio (Si):
20,5 %
Oxígeno (O): 60,4 %
Agua
Sales minerales
La molécula de agua está
compuesta por átomos de
hidrógeno y oxígeno en
proporción dos a uno: H2O.
Es el compuesto mayoritario de los seres vivos. Puede oscilar entre el 60 % y
99 % del peso total de un
ser vivo.
Pueden encontrarse en los
(Al):
seres vivos en estadoAluminio
sólido
6,2
%
Hidrógeno (H): 2,9 %
formando parte de los caparazones protectores de moluscos, del esqueleto…,
como es el caso de carbonaSales minerales.
tos, fosfatos, silicatos.
Agua.
Sus funciones son muy variadas, es el medio donde ocurren la mayoría de las reacciones químicas de los seres
vivos, es el disolvente de iones, minerales y muchas sustancias orgánicas, actúa como regulador de la temperatura, transporta sustancias, es el lugar donde ocurren la
mayoría de las reacciones químicas de un ser vivo.
Otros:
9,84 %
Otras sales minerales se encuentran disueltas en el organismo desempeñando funciones muy importantes en los
seres vivos: mantienen el pH constante, intervienen en
la transmisión del impulso nervioso, en la contracción
muscular, en la coagulación sanguínea, en las reacciones
de las células… Destacamos los iones de sodio, potasio,
calcio, magnesio, cobre, hierro, cloro (Na+, K+, Ca2+, Mg2+,
Cu+, Fe2+, Cl–)…
ACTIVIDADES
1. Consulta una tabla periódica y localiza en ella los bioelementos.
2. Realiza un esquema clasificando los componentes de los seres vivos.
3. Cita las funciones que desempeña la molécula de agua en los seres vivos.
4. ¿Qué ser vivo posee mayor proporción de agua: una medusa o una lagartija?
5. Enumera tres seres vivos que poseen caparazones protectores.
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UNIDAD 1
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1.2. Moléculas orgánicas
Azúcares, glúcidos o hidratos de carbono
Son compuestos formados por átomos de carbono, hidrógeno y oxí­
geno. Son solubles en agua.
Monosácaridos
Disacáridos
Polisacáridos
Poseen sabor dulce y un número
pequeño de átomos de carbono,
entre tres y siete. De aquí reciben sus nombres: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas…
Se forman por la unión de
dos monosacáridos. Poseen
sabor dulce.
Son grandes cadenas de monosacáridos unidos
unos tras otros, semejantes a las cuentas de un
collar. Los formados por uniones de moléculas de
glucosa son los siguientes:
• Pentosas: ribosa y desoxirribosa, forman parte de los
ácidos nucleicos.
• Hexosas: glucosa, molécula
que utilizan los organismos
como fuente de energía, galactosa, presente en la leche, y fructosa, que se encuentra en las frutas.
• Sacarosa: unión de glucosa y fructosa; se extrae
de la remolacha azucarera y de la caña de azúcar;
constituye lo que denominamos «azúcar».
• Lactosa: unión de glucosa y galactosa, está presente en la leche.
Lactosa
Glucosa
• Almidón: molécula de reserva para los vegetales.
Está presente en gran cantidad en los tubérculos
(como las patatas), en los cereales, etc.
• Gucógeno: moléculas de reserva para los animales y los hongos. Se almacena principalmente en
el hígado y en el músculo y se utiliza como fuente de glucosa en los momentos de ayuno.
• Celulosa: posee función estructural para los vegetales, es la responsable de dar rigidez y permitir que permanezcan erguidos. Se sitúa en las
paredes de las células vegetales.
Fructosa
Sacarosa
Almidón
Lípidos
Están formados por átomos de car­
bono, hidrógeno y oxígeno, y algu­
nos poseen además, fósforo, nitróge­
no y azufre. Químicamente presentan
una estructura variable, pero todos
tienen en común que son insolubles
en agua, y solubles en disolventes
orgánicos como el etanol, la gliceri­
na, etcétera.
Funciones de los lípidos en los seres vivos
• Energética:
– Ácidos grasos: el oleico, compuesto mayoritario del aceite de oliva, o el linoleico, linolénico y araquidónico, imprescindibles en
la dieta del hombre puesto que no somos capaces de sintetizarlos.
– Grasas: unión de una molécula de glicerina con tres ácidos grasos
(triglicéridos). Pueden ser sólidas si proceden de animales (el
sebo o la manteca) o bien líquidas como los aceites vegetales (de
oliva, de girasol, de soja, etc.).
• Protectores: como las ceras, presentes en las cubiertas vegetales
(piel de los frutos, hojas, etc.) o en el oído de los mamíferos.
• Colorantes: pigmentos responsables del color de los vegetales; verdes (clorofila), rojos (xantofila).
• Actúan como vitaminas: como las A, D, E y K, que intervienen en
procesos fundamentales del hombre.
Triglicéridos
• Acción hormonal: por ejemplo, las hormonas que controlan el desarrollo sexual (testosterona, andrógenos, etc.).
Componentes de los seres vivos
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Proteínas
ACTIVIDADES
Son moléculas de gran tamaño compuestas por átomos
de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, principal­
mente. Algunas poseen, además, fósforo, azufre, hierro,
zinc, cobre y magnesio. Están formadas por la unión de
aminoácidos. Existen en la naturaleza veinte aminoáci­
dos diferentes, que se combinan entre sí formando largas
cadenas. Estas cadenas se pliegan, y forman estructuras
tridimensionales de gran complejidad. El cambio de un
solo aminoácido da lugar a diferentes proteínas o a pro­
teínas defectuosas que no pueden realizar su función.
Desde el punto de vista nutricional, existe una serie de
aminoácidos (dependiendo del ser vivo) que se denomi­
nan esenciales. Se deben tomar en la dieta, puesto que
no pueden ser sintetizados (fabricados) por el ser huma­
no y son necesarios para construir proteínas nuevas.
Radical
Aminoácido
6. Señala, de las siguientes estructuras
de un vegetal, cuál tendrá mayor cantidad de celulosa, almidón y fructosa.
¿Cuál posee un sabor más dulce?
tronco - tubérculo - fruto
7. El almidón es una fuente de glucosa
para nuestro organismo, muy necesaria para los deportistas. ¿Qué alimentos deberían comer antes de una competición para obtener glucosa?
8. ¿Qué ácidos grasos no puede sintetizar
el ser humano?
Grupo amino
(–NH2)
Grupo ácido
(–COOH)
Aminoácidos
Proteína
Funciones de las proteínas en los seres vivos
• Transportadora: la albúmina, que viaja por la sangre llevando partículas de un lugar a otro. La hemoglobina
transporta los gases respiratorios: oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2).
• Estructural: la queratina forma parte de los pelos o las uñas; el colágeno se encuentra formando parte del tejido
cartilaginoso y está presente en los pabellones auditivos, en la nariz, en las articulaciones…
• Contráctil: la miosina y la actina forman parte del tejido muscular.
• Inmunológica: las inmunoglobulinas intervienen en la defensa de los organismos. Son los denominados «anticuerpos».
• Catalizadora: las enzimas intervienen en las reacciones celulares, aumentando su velocidad.
• Factores de coagulación: intervienen en la coagulación sanguínea, favoreciendo la unión entre las plaquetas.
• Hormonal: la insulina (controla el nivel de glucosa en la sangre) y la adrenalina (se libera en situaciones de
peligro) tienen naturaleza proteica.
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UNIDAD 1
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Ácidos nucleicos
Su composición es: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósfo­
ro. La unidad fundamental son los nucleótidos, formados por ácido
fosfórico, una pentosa (ribosa o desoxirribosa) y una base nitroge­
nada.
Las células utilizan como «moneda energética» un par de nucleóti­
dos, el ADP (adenosindifosfato) y el ATP (adenosintrifostato). La ener­
gía que se obtiene en la célula se utiliza para transformar el ADP en
ATP. Este ATP se transforma de nuevo en ADP cuando la célula requie­
re energía.
C
G
A T
G
C
T
A
Energía procedente de las reacciones celulares
ADN
ATP
Energía necesaria para procesos celulares
Los nucleótidos se unen entre sí formando los ácidos nucleicos, que
son de dos tipos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribo­
nucleico (ARN). Ambos desempeñan funciones imprescindibles para
la célula.
Doble hélice de ADN.
Los ácidos nucleicos están formados por cinco bases nitrogenadas
distintas:
• ADN: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).
• ARN: adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C).
Ácido desoxirribonucleico (ADN)
Es la molécula que contiene toda la información necesaria para que
funcione un ser vivo. Posee una estructura muy compleja. Está constituido por dos largas cadenas de nucleótidos, enfrentadas una con otra
produciéndose uniones entre las bases nitrogenadas de ambas. Estas
cadenas se enrollan sobre sí mismas formando una doble hélice, la
cual se vuelve a plegar formando los cromosomas. Cada especie de ser
vivo tiene un número de cromosomas propio. La especie humana presenta 46 cromosomas.
La información que posee el ADN está formada por un código de cuatro
letras: A–T–G–C (dependiendo de la base nitrogenada que posea cada
nucleótido). El orden en que se encuentren determina la información
que portan. Cada carácter que posee un ser vivo, color de la semilla,
existencia de aletas, etc., está codificado por un gen (o varios). Es
decir, un gen es una secuencia de ADN que determina un carácter.
Ácido ribonucleico (ARN)
Posee una estructura más sencilla que el ADN. Existen diferentes tipos
de ARN y cada uno desempeña una función diferente.
• Actúa como material genético en algunos virus, como es el caso del
VIH, que produce el sida, o del virus del herpes simple.
• Interviene en la síntesis de proteínas.
• Forma parte de los ribosomas (orgánulos subcelulares).
Estructura del ADN (modelo de bolas).
ACTIVIDADES
9. ¿Qué significa el término
aminoácido esencial? ¿Por
qué crees que es necesario ingerirlos en la dieta?
¿Qué pasaría si tuviéramos un déficit de aminoácidos?
10. ¿Cómo se produce el intercambio de energía en
las células?
11. ¿Cuántas letras tiene
nuestro abecedario? ¿Y
el ADN?
Componentes de los seres vivos
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La célula: unidad
fundamental de la vida
Los seres vivos están formados por unidades de vida: las células.
La célula es la unidad más sencilla capaz de nutrirse, crecer, repro­
ducirse y relacionarse con el medio que la rodea.
Los organismos más sencillos, solo están formados por una célula, y
los más complejos, por millones. ¿Podemos distinguir las células de
nuestro cuerpo al mirarnos al espejo o al observar nuestra piel? Evi­
dentemente no, porque su tamaño es microscópico. Las más peque­
ñas tienen aproximadamente un tamaño de 3 micrómetros (µm),
como es el caso de algunas bacterias, y las mayores pueden llegar a
medir hasta 7 cm, como es el caso de la yema del huevo de un aves­
truz.
Microscopio de Leeuwenhoek.
Diferentes tipos
de células
Hasta el siglo xvii no se conocía la existencia de las células. En 1665,
Robert Hooke las observó por primera vez, gracias a la construcción
del primer microscopio. Tomó finas láminas de corcho y las observó
al microscopio; su aspecto le recordó a «celdillas» y por ello le asignó
el nombre de células.
Poco después, en 1675, el comerciante holandés Anton van Leeu­
wenhoek desarrolló microscopios capaces de aumentar las prepara­
ciones hasta 300 veces. Así logró describir bacterias, protozoos, es­
permatozoides, etc.
Ya en el siglo xix, el botánico alemán Matthias Schleiden, en 1837, y
su compatriota zoólogo Theodor Schwann, un año después, propu­
sieron los principios de la teoría celular: la célula es la unidad funcio­
nal y estructural de los seres vivos. En 1855, Rudolf Virchow, postuló
su teoría: «omnis cellula e cellula», toda célula proviene de otra ya
existente.
Célula epitelial
Glóbulo rojo
El trabajo de estos investigadores, y de otros muchos, fue generaliza­
do a todos los tipos celulares gracias a las aportaciones de Santiago
Ramón y Cajal, quien estudió el tejido nervioso y describió las neuro­
nas como unidad funcional del mismo. En 1889 presentó La doctrina
de la neurona, ante la sociedad anatómica alemana.
Teoría celular
Bacteria
• Todos los seres vivos están constituidos por una o varias células.
• La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos.
• La célula es la estructura más pequeña capaz de nutrirse y rela­
cionarse con el medio que la rodea.
• Toda célula procede por división de otra ya existente.
• La célula posee la información necesaria (material hereditario)
que pasa de la célula madre a la hija.
12
Óvulo
UNIDAD 1
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Todas las células tienen tres elementos básicos:
• Membrana plasmática: controla el intercambio de sustancias con
el exterior.
• Citoplasma: líquido acuoso, donde se encuentran todos los orgá­
nulos celulares.
• Material genético: controla la actividad celular.
2.1. Células procariotas
Escherichia coli.
Las células procariotas son las células más sencillas. Su material ge­
nético está libre en el citoplasma y no poseen orgánulos recubiertos
de membrana en el citoplasma.
Las bacterias son células procariotas. Se consideran los organismos
más sencillos.
Poseen las siguientes estructuras:
• Pared celular rígida: es la responsable de proporcionar resistencia
a la célula y definir su forma.
• Membrana celular: está formada por una doble capa (bicapa) de
lípidos.
• Citoplasma: está compuesto por agua y las siguientes estructuras:
– Material genético: ADN circular de doble hélice.
– Ribosomas: son los únicos orgánulos citoplasmáticos que inter­
vienen en la síntesis de proteínas. Están compuestos por ARN y
proteínas.
– Mesosomas: repliegues membranosos donde se localizan las en­
zimas responsables de los procesos metabólicos.
– Plásmidos: pequeños fragmentos de ADN que pueden llevar in­
formación que proporciona resistencia a los antibióticos.
• En ocasiones presenta flagelos: estructuras responsables de la mo­
vilidad y prolongaciones semejantes a pelillos, fimbrias, que rode­
an toda la célula y la fijan al medio.
Pared celular
Membrana
celular
14. Explica la función de la
pared celular en células
procariotas.
Fimbrias
Citoplasma
Ribosoma
Mesosoma
12. Realiza una línea del
tiempo señalando los diferentes investigadores
que han contribuido al
desarrollo de la teoría
celular y sus aportaciones a la misma.
13. ¿Qué funciones desempeñan los seres vivos?
ADN
Plásmido
ACTIVIDADES
Flagelo
15. ¿Qué estructura posibilita el desplazamiento
celular?
16. ¿Qué es un plásmido?
17. ¿Dónde ocurren las reacciones químicas en las
células procariotas?
Componentes de los seres vivos
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2.2. Células eucariotas
Las células eucariotas son las células más complejas. Su caracterís­
tica principal es que poseen su material genético rodeado de
membrana y orgánulos subcelulares localizados en el citoplasma y
rodeados de membranas, donde se realizan las diferentes funcio­
nes celulares. Existe gran diversidad de células eucariotas, en cuan­
to a su tamaño, morfología y estructura.
Ribosoma.
Los protistas, los hongos, los animales y los vegetales están formados
por células eucariotas, pero con algunas estructuras diferentes. Las
células eucariotas poseen las siguientes partes:
Membrana celular
Mitocondria.
Está compuesta por una doble capa de lípidos en cuyo interior se
engloban proteínas y glúcidos. Desempeña las siguientes funciones:
• Delimita a la célula.
• Permite el intercambio de sustancias con el exterior, en ambos sen­
tidos. El paso de moléculas a través de ella está regulado por la pre­
sencia de poros.
• Comunica la célula con el exterior, recibiendo señales químicas.
Citoplasma
Retículo endoplasmático.
Formado por un líquido acuoso donde se encuentran flotando los de­
más elementos: el citoesqueleto, red de túbulos que determina la for­
ma de la célula, el núcleo y los orgánulos subcelulares. Estos son:
• Ribosomas: orgánulos similares a los que poseen las células proca­
riotas, pero de un tamaño mayor. Intervienen en la síntesis de pro­
teínas celulares.
Aparato de Golgi.
• Mitocondrias: son la central energética de la célula. En ellas se pro­
duce la respiración celular, proceso en el que se obtiene energía a
partir de la glucosa. Tienen ADN propio.
• Retículo endoplasmático: está asociado a la membrana nuclear.
– Rugoso: recibe el nombre de los ribosomas que posee asociados
a su pared. Almacena proteínas que, posteriormente, pasarán al
aparato de Golgi.
– Liso: interviene en la formación y transporte de los lípidos celulares.
• Aparato de Golgi: está constituido por una serie de sacos que se
forman por la unión de vesículas procedentes del retículo endo­
plasmático. Se encargan de formar polisacáridos, que se unirán a,
las proteínas, y almacenan sustancias diversas, como hormonas,
proteínas, etc., que, posteriormente, se exportarán a otras estructu­
ras celulares o hacia el exterior mediante vacuolas (fragmentos de
membrana que engloban sustancias y que se forman a partir de los
propios sacos del aparato de Golgi).
• Lisosomas: son orgánulos de forma circular y pequeño tamaño que
se encargan de digerir las moléculas que ingiere la célula. Poseen
una membrana muy gruesa para impedir que las enzimas digesti­
vas que contienen dañen su estructura.
14
Lisosoma.
Cromatina
(rodeando
al nucléolo)
Complejo
del poro
nuclear
Nucléolo
Envuelta
nuclear
interna
Envuelta nuclear
externa
Estructura del núcleo.
UNIDAD 1
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Núcleo
ACTIVIDADES
Contiene el ADN celular, almacena la información gené­
tica, pasándola a las células hijas en el momento de la
división celular. Sus partes son:
18. Señala cuáles son las estructuras propias de las células vegetales.
• Membrana nuclear: controla el paso de sustancias en­
19. ¿En qué lugar de la célula se producen
los procesos de obtención de energía?
tre el núcleo y el citoplasma.
20. Enumera los orgánulos que intervienen en la síntesis, la modificación y
el transporte de proteínas celulares.
• Nucléolo: su función fundamental es la síntesis de ri­
bosomas.
• Cromatina: el ADN se encuentra plegado dentro de la
21. ¿Qué estructuras comparte una célula
procariota con una eucariota?
célula, formando una especie de ovillos, y unido a pro­
teínas denominadas histonas, que ayudan a su com­
pactación.
Célula animal
Las células animales presentan un orgánulo específico, denominado centrosoma, que está compuesto por dos centriolos, formados por microtúbulos.
Intervienen en el movimiento de la célula, a partir de él se forman los cilios
y flagelos, y participan en la división
celular.
Retículo
endoplasmático
liso
Núcleo
Nucleolo
Centriolo
Cotoesqueleto
Citoplasma
Ribosoma
Vesícula
secretora
Retículo
endoplasmático
rugoso
Lisosomas
Aparato
de Golgi
Célula vegetal
Las células vegetales poseen una pared
celular rígida que rodea a la membrana
plasmática. Está formada por depósitos
de celulosa. Esta estructura es la responsable de dar rigidez a la célula. Los
cloroplastos son orgánulos específicos
de las células vegetales, son los encargados de realizar la fotosíntesis. En su
interior se encuentra la clorofila, pigmento de color verde responsable de
extraer la energía de la luz solar. La presencia de clorofila proporciona el color
verde a las plantas.
Las vacuolas de las células vegetales
son de mayor tamaño que las de los
animales. En algunos casos pueden
ocupar casi la totalidad del citoplasma.
Retículo
endoplasmático
liso
Citoesqueleto
Mitocondria
Nucleolo
Núcleo
Lisosoma
Aparato
de Golgi
Ribosoma
Cloroplasto
Retículo
endoplasmático
rugoso
Citoplasma
Membrana
plasmática
Mitocondria
Vacuola
central
Pared celular
central
Componentes de los seres vivos
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3
Las funciones vitales
Las células, al igual que los seres vivos, realizan las deno­
minadas funciones vitales:
• Función de nutrición: consiste en la obtención de ma­
teria y energía necesaria para el crecimiento y la activi­
dad celular.
• Función de relación: incluye la percepción de los estí­
mulos o cambios que se producen en el ambiente y la
elaboración de una respuesta ante estos.
• Función de reproducción: proceso mediante el cual
las células se dividen originando nuevas células.
3.1. Función de nutrición
La función de nutrición incluye el conjunto de reacciones
químicas necesarias para la incorporación de nutrientes,
respiración, transporte y eliminación de desechos.
Dependiendo de cuál sea la fuente de materia y energía
podemos hablar de nutrición autótrofa y nutrición he­
terótrofa. El conjunto de reacciones químicas celulares
se denomina metabolismo+.
El metabolismo
El conjunto de reacciones metabólicas se pue­
den clasificar en dos grandes grupos:
• Catabolismo: descomposición de moléculas
orgánicas complejas (glúcidos, lípidos, pro­
teínas…) en moléculas más sencillas, liberan­
do energía que la células utilizan para distin­
tos trabajos o para las reacciones de síntesis.
• Anabolismo: síntesis de moléculas más com­
plejas a partir de moléculas sencillas que re­
quiere un aporte de energía.
B
D
Catabolismo
C
A
B
energía
Grandes
moléculas
ADP + Pi
C
A
D
Pequeñas
moléculas
ATP
energía
A
B
C
B
A
D
Anabolismo
C
D
Nutrición autótrofa
Las células elaboran materia orgánica a partir de sus­
tancias inorgánicas que toman del exterior utilizando
para ello como fuente de energía la luz solar (fotosínte­
sis) o un compuesto químico (quimiosíntesis).
Importancia biológica de la fotosíntesis
• La fotosíntesis ha tenido un papel muy importante en la
evolución de la atmósfera terrestre. La atmósfera primitiva
carecía de oxígeno, pero poseía dióxido de carbono y vapor
de agua (entre otros compuestos). Las cianobacterias, mediante la fotosíntesis, comenzaron a utilizar ese dióxido
de carbono y a expulsar oxígeno a la atmósfera como producto residual. Poco a poco, el contenido en este gas fue
en aumento hasta llegar a constituir el 21 % de nuestro
aire.
• Gracias a la fotosíntesis, el carbono presente en el dióxido
de carbono se incorpora a compuestos orgánicos (glucosa), de forma que puede ser utilizado por el resto de los
seres vivos (ciclo del carbono).
Cianobacteria
• La transpiración de las plantas elimina grandes cantidades de vapor de agua. Esto contribuye a mantener el ciclo
del agua en el planeta y a regular la temperatura de muchas zonas.
16
UNIDAD 1
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• Fotosíntesis: proceso mediante el cual, a partir de sus­
tancias inorgánicas simples como las sales minerales,
el dióxido de carbono atmosférico y el agua, utilizan­
do como fuente de energía la luz solar, se obtienen
moléculas orgánicas sencillas (glúcidos), gracias a las
cuales se podrán formar otras moléculas orgánicas, li­
berándose en el proceso energía y oxígeno como pro­
ducto de desecho.
CO2 + H2O +
Sales minerales
Luz solar
Glucosa + O2 + Energía
Para captar la energía procedente de la luz solar es ne­
cesaria la presencia de un pigmento de color verde,
denominado clorofila. Este pigmento es el responsa­
ble del color verde de los organismos fotosintéticos:
cianobacterias (célula procariota), algas y plantas
(células eucariotas vegetales).
En el caso de las cianobacterias, su membrana plasmáti­
ca posee unos repliegues denominados tilacoides, don­
de tiene lugar la fotosíntesis. En las algas y las plantas, la
fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de sus células.
• Quimiosíntesis: es el proceso mediante el cual se sinte­
tizan moléculas orgánicas, utilizando para ello la ener­
gía procedente de la oxidación de compuestos inorgá­
nicos como metano (CH4), amoníaco (NH3), ácido
sulfhídrico (SH2) e incluso hidrógeno gaseoso. Solo son
capaces de realizar estas reacciones algunas bacterias.
Fases de la fotosíntesis
• Fase lumínica: ocurre en presencia de luz.
La clorofila capta la energía procedente de
la luz del sol y rompe la molécula de agua
(hidrólisis), liberándose 2H+ (átomos de
hidrógeno con carga positiva, cationes hidrógeno), oxígeno (1/2 O2) que se libera al
exterior, y energía que se utilizará en la
siguiente fase. Esta energía se almacena
en moléculas de ATP (molécula que actúa
como moneda energética celular).
• Fase oscura: no depende de la luz solar, se
puede realizar en presencia o ausencia de la
misma. El dióxido de carbono atmosférico,
junto con los H+ y el ATP, es transformado
en glucosa en el ciclo de Calvin (secuencia
cíclica de reacciones químicas). Posteriormente se sintetizarán otros azúcares, proteínas y lípidos.
Luz
CO2
H2O
Ciclo
de
Calvin
FASE
LUMINOSA
Nutrición heterótrofa
Las células toman del medio los compuestos orgánicos
que transforman para obtener energía y poder construir
nuevas estructuras. Son heterótrofas las células de los
animales, los hongos, protozoos y muchas bacterias.
Estroma
Tilacoides
O2
ATP
H+
FASE
OSCURA
Glúcidos
ACTIVIDADES
22. Escribe la ecuación que representa la fotosíntesis y explica los hechos más relevantes de cada
una de sus fases.
23. Después de comprender el papel que ejerce la
fotosíntesis en el mantenimiento de la vida terrestre, ¿por qué crees que puede estar relacionado el aumento del dióxido de carbono atmosférico, con la tala indiscriminada de árboles,
sobre todo en las selvas tropicales?
24. ¿Qué fuente de energía utilizan los organismos
quimiosintéticos?
Sol
Energía solar
Glúcidos
Agua
(H2O)
Dióxido
de carbono
(CO2)
Grana
Tilacoides
O2
Estroma
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Respiración celular
Todas las células (autótrofas y heterótrofas) obtienen
energía mediante la respiración celular.
La respiración es un conjunto de reacciones químicas
encaminadas a transformar las moléculas orgánicas ricas
en energía, como la glucosa, en dióxido de carbono y
agua, utilizando para ello el oxígeno y liberando ener­
gía (en forma de moléculas de ATP), que las células utili­
zan para llevar a cabo sus funciones vitales. Ocurre en las
mitocondrias de las células eucariotas (tanto vegetales
como animales).
Glucosa + O2
Materia orgánica
(glucosa)
Oxígeno
(O2)
Energía
Dióxido de carbono
(CO2)
CO2 + H2O + Energía
Fermentaciones
Glucosa u otros azúcares
Glucólisis
CO2 +HO2
alcoh
ól i c a
Ácido pirúvico + E
Ferm
entac
ión
• Fermentación láctica: las bacterias del género Lactobacillus transforman la lactosa presente en la leche en ácido láctico. De esta manera la leche pasa a ser sólida y a tener un gusto ácido: se ha transformado en yogur. En el músculo de los mamíferos también se puede
producir ácido láctico, si se realiza un ejercicio físico intenso y no
hay suficiente oxígeno, de manera que la glucosa se fermenta y aparecen las agujetas.
Representa el principal nutriente
de las células. La respiración ce­
lular y las fermentaciones com­
parten la primera fase, tal y como
indica el gráfico:
Fermentación láctica
• Fermentación alcohólica: las levaduras
Sacharomyces transforman los azúcares
presentes en el mosto
de la uva, la cebada o
la harina de trigo, en
etanol y dióxido de
carbono. De esta forma se fabrican el
vino, la cerveza o el
pan. La esponjosidad
de la miga de pan se Lactobacillus.
debe a las burbujas
que deja el dióxido de carbono; en este caso, el etanol creado se
evapora en la cocción del pan.
La glucosa
C
de iclo
Kre
bs
Transformación de moléculas orgánicas en otras en ausencia de oxígeno, proceso anaerobio. Se libera menor cantidad de energía que en la
respiración celular. Estos procesos son realizados por bacterias, levaduras, hongos, y en algunos casos por organismos superiores, en ausencia de oxígeno. Las fermentaciones tienen mucha importancia en la
industria:
Etanol
Ácido láctico
• Fermentación acética: las bacterias del género Acetobacter transforman el etanol en ácido acético. Así, a partir de sidra, vino u otras
bebidas con etanol, se fabrica el vinagre.
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UNIDAD 1
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3.2. Función de relación
Los seres vivos necesitan conocer cómo es el medio que los rodea, y
adaptarse a sus cambios.
Podemos definir sensibilidad como la capacidad que tienen las célu­
las para captar los estímulos (cambios en el medio externo e interno)
y elaborar una respuesta adecuada.
Las repuestas celulares son fundamentalmente de dos tipos:
• Respuestas pasivas: no implican movimiento, las respuestas son
muy variadas: algunas células se recubren de capas protectoras y
pasan a un estado latente (enquistamiento) cuando las condicio­
nes ambientales no son adecuadas, secreción de sustancias (vene­
nos), emisión de luz (bioluminiscencia)…
• Respuestas que provocan movimiento, la forma más extendida, se
denominan taxias o tactismos. Si la célula se aleja del estímulo es
negativa, y se acerca a él, positiva. Dependiendo del estímulo, te­
nemos las siguientes taxias:
– Fototaxia o fototactismo: reacción ante la luz.
– Geotaxia o geotactismo: repuesta ante la gravedad.
ACTIVIDADES
25. Define los términos: aerobio, anaerobio, sensibilidad y taxia.
26. ¿Dónde tiene lugar la
respiración celular? ¿Qué
organismos la realizan?
27. ¿Qué relación encuentras entre la respiración
celular y la fotosíntesis?
28. Explica cuáles son los
mecanismos de desplazamientos de las células
y señala cuál es más
efectivo para crear a su
alrededor corrientes de
agua.
– Termotaxia o termotactismo: reacción ante la temperatura,
como por ejemplo el desplazamiento del espermatozoide a tra­
vés de la trompa de Falopio femenina, en busca del óvulo.
– Quimiotaxia o quimiotactismo: respuesta ante una sustancia
química.
El movimiento celular se consigue mediante mecanismos diversos,
como los cilios, los flagelos, la emisión de pseudópodos y los movi­
mientos contráctiles.
Mecanismos de desplazamientos celulares
Flagelos: prolongaciones únicas y largas, cuyo movimiento
produce el desplazamiento de
la célula. Están presentes en
algunos protistas y en los espermatozoides.
Cilios: prolongaciones muy numerosas y de tamaño pequeño, que recubren las
células o se sitúan en una zona determinada. Su movimiento provoca corrientes
del líquido donde se encuentren.
Pseudópodos: deformaciones del citoplasma de una
célula, que van acompañados con el desplazamiento
del resto de la célula hacia
dichas deformaciones, provocando el movimiento de la
célula entera.
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3.3. Función de reproducción: división celular
La división celular es el proceso mediante el cual una célula se divide
en dos célula iguales a la célula madre.
Existen diversas modalidades de división celular:
• Bipartición: se originan dos células hijas del mismo tamaño. Se da
en organismos unicelulares.
• Gemación: consiste en la formación de una yema, una célula hija es
menor que la otra. Tiene lugar en las levaduras.
• Pluripartición: el núcleo se divide varias veces, ocurre en los proto­
zoos.
• Esporulación: el núcleo de la célula madre se divide varias veces y
cada célula se rodea de la membrana celular. Ocurre en los hongos,
musgos y helechos.
En la división celular se pueden diferenciar tres etapas:
• Duplicación del material genético o interfase: antes de la división
celular se duplica el material genético para que cada una de las cé­
lulas hijas presente una copia exacta. Los cromosomas presentan
dos cromátidas con idéntica información genética.
• División del núcleo o mitosis: se produce el reparto de los cromo­
somas en las células hijas, donde en cada una de ellas va una de las
cromáticas de las que constaban los cromosomas de la célula ma­
dre. Consta de las siguientes fases:
– Profase: la membrana nuclear desaparece, y los cromosomas du­
plicados en la interfase se liberan al citoplasma.
Imagen de microscopia de diferetes
fases de la mitosis.
– Metafase: los cromosomas se sitúan en el centro de la célula.
– Anafase: las cromátidas de los cromosomas se separan y se diri­
gen hacia los polos de la célula.
– Telofase: comienza a crearse la membrana nuclear en torno a las
cromátidas en los dos extremos celulares y la membrana celular
empieza a invaginarse por el medio.
• División del citoplasma o citocinesis: se produce cuando finaliza la
mitosis. Mediante un tabique de la pared celular en las células ve­
getales o un estrechamiento en las células animales, las dos células
hijas se separan.
ACTIVIDADES
29. Define la mitosis y realiza un diagrama de la misma.
30. Explica las diferencias y semejanzas entre una gemación y
una esporulación. Pon un ejemplo de algún ser vivo que se
reproduzca de esta manera.
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UNIDAD 1
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Etapas de la mitosis
Metafase
Profase
envoltura nuclear
nucléolo
cromosoma en
condensación
formado por
cromátidas
Anafase
huso
mitótico
centrosomas
cromosomas
alineados
en la placa
metafásica
membrana
plasmática
Telofase
Citocinesis
envoltura
nuclear
reaparición
del nucléolo
las cromátidas
son arrastradas
hacia los polos
recomposición
de la envoltura
nuclear
par de
centríolos
Esquema de la mitosis.
Tipos de división celular
Bipartición
Gemación
Pluripartición
Esporulación
Microscopia electrónica de bipartición
de la bacteria Salmonella.
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Práctica
Identificación de almidón
Objetivo
Tubos de ensayo
Identificar la presencia de almidón en diversos productos de origen vegetal,
utilizando para ello el reactivo lugol.
Material
• Tubos de ensayo
• Patata
Gradilla
• Gradilla
• Harina
Espátula
• Vidrio de reloj
• Arroz crudo y cocido
• Pipeta
• Macarrones crudos y cocidos
• Espátula
Pipeta
Vidrio de reloj
• Pan
Fundamento
El reactivo lugol posee átomos de yodo. Cuando el yodo entra en contacto
con las moléculas de almidón, reacciona con este, y la muestra toma un co­
lor azul violeta, casi negro.
Proceso
Se toman las muestras de arroz crudo, arroz cocido, macarrones crudos, ma­
carrones cocidos, pan y patata y se depositan en un vidrio de reloj.
Tomamos con la espátula una muestra de harina y se añade a un tubo de
ensayo. Con la pipeta, se añade sobre esta 5 mL de agua y se agita hasta di­
solver la harina en el agua.
En este momento añadimos tres gotas del reactivo lugol a las preparaciones
y se observa qué ocurre.
ACTIVIDADES
1. Completa el siguiente cuadro con los resultados que obtengas en la práctica.
Patata Harina Arroz crudo Arroz cocido Macarrones crudos Macarrones cocidos
Color
••• ••• •••
•••
•••
•••
Pan
•••
2. Señala cuáles de las muestras anteriores reaccionan con el lugol.
3. ¿Cuáles poseen almidón?
4. ¿Existen diferencias entre el arroz cocido y crudo, y entre los macarrones cocidos y crudos?
5. Cuando ayudas en casa a hacer arroz o pasta, ¿qué hacéis después de cocerlos? ¿Para qué crees que
se hace?
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UNIDAD 1
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Severo Ochoa
Proyecto de investigación
El reto
No son muchos los científicos españoles que consiguen influir
de manera decisiva en la ciencia internacional. Aunque en los
últimos tiempos las universidades españolas realizan aportacio­
nes cada vez más significativas al desarrollo científico, durante
la mayor parte del siglo xx eran muy pocos los investigadores
de nuestro país cuyos trabajos fueran valorados en el exterior.
Entre ellos destacan dos figuras: Santiago Ramón y Cajal y Seve­
ro Ochoa. En este proyecto de investigación trataremos de co­
nocer mejor la figura de este último buscando algunos datos
sobre su vida y sus investigaciones.
Aprende a aprender
1. Como siempre, empezamos buscando algunos datos de la vida de
Severo Ochoa. Consulta diversas fuentes de información y comple­
ta el siguiente cuadro:
Su nombre completo es…
¿Dónde y cuándo nació?
¿Qué estudió?
¿En qué universidad?
Vivió gran parte de su vida en otro país. ¿En cuál?
Volvió definitivamente a España en…
¿Cuándo y dónde murió?
Severo Ochoa.
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
2. Junto con Santiago Ramón y Cajal, Severo Ochoa es el único espa­
ñol que ha recibido un premio Nobel científico. Busca información
al respecto y contesta las siguientes preguntas:
a) ¿En qué año lo recibió?
b) ¿Lo recibió en solitario o fue compartido?
c) ¿Por qué investigaciones se lo concedieron?
3. Los trabajos de Severo Ochoa fueron fundamentales para el estudio
de una molécula muy especial denominada ADN. Escribe un breve
texto sobre esta molécula en el que expliques con tus propias pala­
bras cuál es su nombre completo, cuál es su estructura, dónde se
encuentra y para qué sirve.
Obtén información
Puedes consultar:
• <www.wikipedia.org/>
• <www.portalciencia.net/geniosochoa.html>
• <www.elmundo.es/suplementos/magazine/2005/295/1116622996.html>
• <www.arrakis.es/~lluengo/adn.html>
• <www.ecopibes.com/problemas/adn.htm>
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Recuerda
1 Indica en tu cuaderno si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsa:
a) La respiración celular ocurre en los cloroplastos.
b) Las células vegetales poseen centriolos.
c) El retículo endoplasmático rugoso está asociado a ribosomas.
d) Las mitocondrias se encuentran tanto en células vegetales como en células animales.
e) La pared celular, compuesta principalmente por celulosa, rodea las células vegetales.
f ) Las células fotosintetizadoras también realizan la respiración celular.
g) Un desecho de la fotosíntesis es el oxígeno.
h) La respiración celular y la fotosíntesis son procesos a través de los cuales se libera energía.
i) Los azúcares se sintetizan durante la fotosíntesis.
j) Los organismos heterótrofos no necesitan a los autótrofos para poder vivir.
k) Para que se realice la respiración celular es necesaria la presencia de oxígeno.
l) Cuando una célula se divide por mitosis obtenemos dos células hijas diferentes entre sí.
2 Define los conceptos: glúcidos, proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, célula, nutrición autótrofa, nutri­
ción heterótrofa y mitosis.
3 Enumera las diferencias que existen entre las células eucariotas y procariotas.
4 ¿Qué funciones desempeñan los seres vivos?
Interpreta
5
Identifica las imágenes. En la imagen se muestran dis­
tintas fases de la mitosis, señala en tu cuaderno cuál es
cada fase y los hechos más relevantes que ocurren en
cada una de ellas.
6 Interpreta las microfotografías. En las siguientes imágenes de microscopía electrónica, identifica a
qué orgánulo celular corresponden cada una de ellas.
INvEStIgA
7
24
Busca información sobre el microscopio óptico y el microscopio electrónico y expón las diferen­
cias entre ambos.
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Elabora
8
Elabora. Copia en tu cuaderno y completa el siguiente cuadro:
Componentes
Inorgánicos
Agua
Sales minerales
Glúcidos
Lípidos
Orgánicos
Proteínas
Ácidos nucleicos
9
Funciones
Ejemplos
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
Copia y completa en tu cuaderno el siguiente cuadro, señalando la función de las estructuras celulares
y las células a las que pertenecen:
Estructuras celulares
Pared celular
Membrana plasmática
Ribosomas
Mitocondrias
Cloroplastos
R. endoplasmático liso
R. endoplasmático rugoso
Aparato de Golgi
Lisosomas
Vacuolas
Centrosoma
Núcleo
Funciones
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
Célula animal
Célula vegetal
•••
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•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
•••
Localiza
10 Localiza en los dibujos. Copia los siguientes dibujos en tu cuaderno y señala las diferentes estructuras
celulares.
C
A
U
R
E
D
O
N
C
A
U
R
E
D
O
N
Componentes de los seres vivos
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