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3º
BIOLOGÍA
y GEOLOGÍA
ESO
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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1
El ser humano,
un organismo
3
pluricelular
El cuerpo humano
formado por
Células eucarióticas animales
formadas por
Membrana
plasmática
se agrupan formando
Núcleo
Citoplasma
se compone de
se compone de
Tejidos
pueden ser
• Nucléolo
• Ribosomas
• Epitelial
• Cromatina
• R. endoplasmático
• Conectivo
• Membrana
nuclear
• C. Golgi
• Muscular
• Mitocondrias
• Nervioso
se asocian
formando
Órganos
• Lisosomas
• Centríolo
• Citoesqueleto
que forman
parte de
Aparatos
/sistemas
1
Célula eucariota.
2
Tejido óseo.
3
Esqueleto.
4
Órganos del aparato digestivo y respiratorio.
5
Aparato circulatorio.
6
Sistema nervioso.
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5
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2
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1
Concepto de célula
Todos los seres vivos están constituidos por células. Algunos tan solo
se componen de una (organismos unicelulares), y otros, como el ser
humano, de billones de células (organismos pluricelulares).
Niveles de organización
de la materia
La definición de célula viene expresada por uno de los principios generales más importantes en la ciencia de la biología, la teoría celular,
enunciada por J. M. Schleiden y T. Schwann en 1838: «cada célula es
la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos».
Nivel atómico
La teoría celular es el resultado del trabajo de muchos científicos
durante varios siglos de investigación.
Entre los factores que contribuyeron al enunciado de esta teoría destacan la construcción del primer «microscopio» por A. Leeuwenhoek
(1632-1723), las observaciones de R. Hook en la estructura del corcho,
por las que dio el nombre a la célula, y las de Virchow, que le condujeron a enunciar el postulado «omnis cellula ex cellula»: «toda célula
procede de otra preexistente».
Nivel molecular
Nivel celular
Nivel tejido
Nivel órgano
Nivel aparato, sistema
Nivel organismo
Los millones de organismos que existen en nuestro planeta tienen
una estructura celular muy parecida, de forma que aunque en un
ser humano haya más de 250 tipos de células distintas, todas ellas
comparten la misma organización interna básica, al igual que animales tan sencillos como las esponjas.
Microscopia celular
Los profundos conocimientos que hoy se
tienen de las células han sido posibles por
el extraordinario desarrollo que han experimentado las técnicas de microscopia
electrónica y bioquímica.
El microscopio óptico puede aumentar
hasta 1.500 veces un objeto, mediante un
conjunto de lentes y un haz de luz concentrada por un condensador. Se utiliza para
observar estructuras celulares de tamaño
micrométrico (µm).
Células del tejido conectivo
observadas al microscopio óptico.
Microscopio
óptico.
Orgánulos celulares observados al
microscopio electrónico.
Microscopio
electrónico.
Para hacer visibles estructuras celulares
que oscilan entre 4 y 2.000 Å (Ångstrom),
se utiliza el microscopio electrónico de
transmisión, que llega a aumentar la imagen hasta un millón de veces, mediante la
emisión de un haz de electrones y bobinas
electromagnéticas.
8
UNIDAD 1
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Actualmente, los postulados de la teoría celular son:
• Todos los organismos están formados por una o más células.
• La célula es la unidad anatómica y fisiológica de los seres vivos.
• Toda célula procede por división de otra ya existente.
• El material hereditario de una célula pasa de la célula madre a
la hija.
Desde el punto de vista de su organización interna, hay organismos
formados por una célula procariota que no desarrollan un verdadero
núcleo, y organismos con células eucariotas, más complejas estructural y funcionalmente, que presentan un núcleo constituido.
Bacteria (célula procariota) observada
con el microscopio electrónico.
Las células procariotas son específicas de bacterias y cianobacterias.
Las células eucariotas se encuentran formando parte del resto de
seres vivos.
Se cree que las células eucariotas se originaron a partir de una célula
primitiva, que en un momento dado fue incorporando otras células u
organismos procarióticos, estableciéndose entre ambos una relación
endosimbionte.
Generalmente, la forma de la célula se representa mediante una simple estructura ovoide o esférica; sin embargo, las células muestran
una gran diversidad morfológica. Cada célula tiene la forma más
adecuada para realizar una función concreta con el mínimo gasto
de energía.
Las células tienen tamaño microscópico,+ no son visibles por el ojo
humano. El diámetro medio se encuentra entre 10 y 100 μm.
Célula epitelial (20 μm)
1 mm (milímetro) = 10 –3 m
1 μm (micrómetro) o
μ (micra) = 10–6 m
1 ηm (nanómetro) = 10–9 m
Forma y tamaño celular
Glóbulo rojo (7 μm)
Equivalencia de
unidades
1 Å (Ångstrom) = 10–10 m
Tamaño relativo
El μm es el tamaño común del
diámetro de las bacterias; el Å
es el diámetro del átomo de hidrógeno.
Célula muscular (80 μm)
Óvulo (1.000-2.000 μm)
Diferentes células y sus tamaños.
ACTIVIDADES
1. ¿Qué significa que la célula es la unidad anatómica y fisiológica del ser vivo?
2. Cita los postulados de la teoría celular.
3. ¿Cuál es la estructura que permite diferenciar las células procariotas y las eucariotas?
4. «Toda célula procede de otra». ¿Qué estructuras pasan de células madre a células hija para que ambas
sean idénticas?
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Estructura general de una célula humana
Las células humanas son células eucariotas. Están formadas por una membrana plasmática, que envuelve
un citoplasma con orgánulos que realizan las actividades de la célula, y un núcleo donde reside la información
genética celular.
Cromatina
Complejo de Golgi
Nucléolo
Membrana
nuclear
Microtúbulos
Centriolo
Microfilamentos
Mitocondria
Vesículas
Poro
nuclear
Lisosomas
Retículo
endoplasmático
Membrana
plasmática
Ribosomas
2.1. Membrana plasmática
La célula se aísla química y físicamente de su entorno, mediante una delgada capa de lípidos y proteínas, denominada membrana plasmática.
A través de la membrana se produce un paso de sustancias (nutrientes, iones) selectivo, que está regulado por
proteínas específicas. La célula detecta, por medio de las proteínas receptoras de la membrana, indicaciones
químicas del ambiente para reaccionar ante ellas.
([WHULRU
GHODFpOXOD
)RVIROtSLGR
*OXFROtSLGR
([WHULRU
GHODFpOXOD
&ROHVWHURO
0HPEUDQD
SODVPiWLFD
,QWHULRU
GHODFpOXOD
'REOHFDSD
GHOtSLGRV
\SURWHtQDV
3URWHtQD
&,723/$60$
,QWHULRU
GHODFpOXOD
La estructura de la membrana celular está formada por dos capas de lípidos, intercalada por proteínas. En su cara externa
se localizan, además, glúcidos.
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UNIDAD 1
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Propiedades de las membranas celulares
Las membranas celulares, aunque son barreras entre el interior y el exterior de la célula, permiten la entrada o
salida de moléculas necesarias para la vida celular. El mecanismo de transporte de sustancias es diferente según
el tamaño de las partículas:
• Si las moléculas son de pequeña masa molecular, se realiza por difusión o por transporte activo.
Difusión
O
En la difusión, moléculas como CO2, O2, glucosa, se
deslizan entre los lípidos de la membrana a favor de
un gradiente de concentración (desde un lugar donde están fuertemente concentradas a otro donde la
concentración es menor) y sin gasto de energía.
O
2
2
O
O
2
La ósmosis es un tipo de difusión en que el disolvente
(agua) atraviesa la membrana plasmática desde una
disolución diluida a otra más concentrada, de modo
que se igualan las concentraciones a ambos lados.
O
2
O
2
O
Transporte activo
En el transporte activo, las sustancias atraviesan
la membrana en contra de un gradiente (desde una
zona de menor concentración a otra de mayor concentración). En este proceso la célula consume energía.
2
2
Difusión del oxígeno: como la célula consume oxígeno, su concentración disminuye con respecto al
medio que la rodea, de forma que, por difusión, el
oxígeno del exterior se introduce en la célula.
• Si las moléculas son de elevada masa molecular, se lleva a cabo por endocitosis o por exocitosis.
Endocitosis
Exocitosis
En la endocitosis, la célula captura partículas del medio externo. La membrana celular forma una depresión
que engloba las partículas. Más tarde esa depresión se
separa de la membrana formando una vesícula que encierra el material ingerido.
En la exocitosis, vesículas del citoplasma que contienen macromoléculas son transportadas desde el interior de la célula hasta la membrana celular, donde son
vertidas al exterior. En este proceso la vesícula y la
membrana se unen formando un orificio por el que se
libera el contenido de la vesícula al exterior.
Fluido extracelular
Fusión con la
membrana y
liberación del
contenido
Vesícula de exocitosis
Citoplasma
Endocitosis.
Exocitosis.
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2.2. Los orgánulos citoplasmáticos
• Retículo endoplasmático. Es un sistema de membranas intracelular que se extiende por todo el citoplasma, desde el núcleo hasta la
membrana plasmática. Se compone de dos compartimentos interconectados pero de diferente función.
– El retículo endoplasmático rugoso está formado por membranas que delimitan cavidades, y por vesículas. En la cara externa
lleva adheridos ribosomas, gránulos que intervienen en el proceso de síntesis de proteínas.
El ADN: desde
la doble hélice hasta
el cromosoma
Doble
hélice
de ADN
Forma de cuentas
de collar
de la cromatina
2 nm
11 nm
– El retículo endoplasmático liso es una red de túbulos interconectados cuyas membranas se continúan con las del RER pero no llevan
adheridos ribosomas. En los túbulos del REL se sintetizan lípidos.
• Complejo de Golgi. Se compone de una agrupación de sacos aplanados apilados de los que salen vesículas. Se encarga de clasificar,
empaquetar y transportar las sustancias procedentes del retículo
endoplasmático para conducirlas a la membrana plasmática para
su exportación fuera de la célula.
• Lisosomas. Son vesículas formadas en el complejo de Golgi, en
cuyo interior se degradan sustancias complejas en sustancias más
simples. Actúan como un sistema digestivo celular.
Dominios
en bucle
Espirales
condensados
30 nm
300 nm
• Vesículas. Orgánulos rodeados de membrana que almacenan y
transportan sustancias.
• Centriolos. Son una estructura sin membrana, constituida por dos
cilindros huecos formados por tubos. Son el centro organizador
de todos los microtúbulos de la célula (cilios, huso acromático).
• Citoesqueleto. Conjunto de filamentos y microtúbulos de proteínas, que forman estructuras reticulares y contribuyen a dar forma
a la célula.
• Mitocondria. Estructuras formadas por una doble membrana
donde se produce la mayor parte de la energía de la célula, en el
proceso de respiración celular.
Dominios
condensados
Cromosoma
en metafase
700 nm
1.400 nm
2.3. El núcleo
Es un orgánulo esférico que contiene en su interior la información
genética, en forma de ADN, para regular el funcionamiento celular.
Consta de una membrana doble con numerosos poros que permiten
la circulación de moléculas entre el citoplasma y el interior del núcleo.
El interior nuclear está formado por el nucleoplasma, que contiene el
nucléolo y la cromatina.
La cromatina, formada por ADN y proteínas, es una estructura fibrilar
que adquiere diferentes aspectos según el momento en que se encuentre la célula. Tiene un aspecto difuso si la célula no está en división y se compacta formando los cromosomas en el proceso de
división celular.
La información genética que contienen los cromosomas pasa a las
células hijas en el momento de la división celular.
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UNIDAD 1
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ORGÁNULO
MICROFOTOGRAFÍA
FUNCIÓN
Retículo endoplasmático
En el retículo endoplasmático rugoso
se almacenan las proteínas que se
sintetizan en los ribosomas y se transportan al complejo de Golgi mediante
vesículas. En el retículo endoplasmático liso se sintetizan los lípidos.
Complejo de Golgi
Se encarga de empaquetar
y transportar sustancias
que provienen del retículo
endoplasmático para ser expulsadas
de la célula mediante vesículas.
Lisosomas
Degradación de sustancias
complejas en otras más simples.
Centriolo
Contribuyen a la separación de los
cromosomas en la reproducción
celular y la formación de los cilios y
flagelos.
Mitocondria
Tiene lugar el proceso de
respiración celular.
Núcleo
El núcleo dirige todas las
actividades que se realizan en la
célula, y contiene la información
genética necesaria para su
funcionamiento.
ACTIVIDADES
5. Define el concepto de difusión y transporte activo. ¿Por qué mecanismos de transporte pasan las moléculas de baja masa molecular? ¿Y las de gran masa molecular?
6. ¿Tienen la misma estructura y función el retículo endoplasmático liso y el rugoso?
7. ¿Dónde se produce la energía que debe utilizar la célula?
8. ¿Qué papel desempeña el citoesqueleto en la célula?
9. Desde el punto de vista morfológico, ¿en qué se diferencian las membranas plasmática y nuclear?
10. ¿En qué se diferencian cromatina y cromosoma?
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3
El trabajo de una célula
Las células trabajan como unidades fisiológicas del organismo.
El trabajo que realizan incluye procesos como: adquirir nutrientes del exterior, mantener su
medio interno estable, eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo, organizar sus estructuras en el proceso de división para que el material genético se transmita
a las células hijas o detectar indicaciones químicas del ambiente y reaccionar ante ellas.
Este complejo funcionamiento es fruto de la acción coordinada de sus orgánulos.
Una simplificación del trabajo celular es la siguiente: los nutrientes que llegan del exterior
entran en la célula por endocitosis, forman vesículas, que se fusionan con los lisosomas, y
comienza la digestión del material ingerido para formar compuestos más simples.
Muchas de estas sustancias llegan a las mitocondrias, donde se produce la respiración
celular. Ahí, los compuestos orgánicos se degradan a moléculas sencillas, liberando en
este proceso la energía que contienen. Al conjunto de procesos de degradación de moléculas se le denomina catabolismo.
Las células utilizan la energía que producen para sintetizar nuevas moléculas, como
proteínas.
En los ribosomas se fabrican proteínas a partir de sustancias simples, siguiendo instrucciones del ADN. Introducen esas moléculas en las cavidades del retículo endoplasmático,
que las almacena y transporta al complejo de Golgi, donde se clasifican y empaquetan
en vesículas para ser exportadas al exterior de la célula mediante exocitosis. Después,
serán utilizadas en algún lugar del cuerpo. El proceso de síntesis de moléculas se denomina anabolismo.
Anabolismo y catabolismo constituyen el metabolismo celular.
Metabolismo celular
Vesícula
+
alimentos
Complejo
de Golgi
Retículo
endoplasmático
Aminoácidos
Ribosoma
ACTIVIDADES
11. Realiza un esquema del trabajo de la nutrición celular indicando qué procesos serían catabólicos y
cuáles, anabólicos.
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UNIDAD 1
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4
Los tejidos celulares
Todos los seres humanos inician su vida como una célula, el cigoto. Esta célula se multiplica numerosas veces formando grupos de células, que se diferencian para adquirir
determinadas funciones.
En el cuerpo humano hay numerosos tipos de células, desde células que mantienen la
misma capacidad que las embrionarias, las células madre, hasta las que pierden incluso
la capacidad de dividirse al adquirir unas funciones muy específicas.
Los tejidos son grupos de células que suelen tener un origen común, y presentan una
estructura especializada en un trabajo concreto.
Los principales tejidos, a partir de los cuales se forman los demás, son: epitelial, muscular,
conectivo y nervioso.
Tejido epitelial
Con células yuxtapuestas, sin apenas sustancia
intercelular, con funciones de protección, revestimiento, intercambio de sustancias y secreción.
Existen dos grandes grupos de epitelio: de revestimiento (se encarga de recubrir las superficies corporales externas e internas) y glandular.
Tejido muscular
Con células alargadas en forma de huso, denominadas fibras musculares. Su función es la
contractilidad, y permiten el movimiento de las
diversas partes del cuerpo y la locomoción.
Hay tres tipos de tejido muscular: liso (paredes
del tubo digestivo, arterias…), esquelético estriado (músculos esqueléticos) y cardíaco o miocardio (corazón).
Tejidos conectivos
Agrupa un conjunto de tejidos diferentes entre
sí, pero con un origen común y la función de
rellenar, unir y sostener. Todos los tejidos conectivos están formados por: células, matriz y
fibras. Según la naturaleza de la matriz y de las
fibras, se distinguen: tejidos conjuntivos, tejidos
adiposos, tejidos cartilaginosos y tejidos óseos.
Tejido nervioso
Formado por dos tipos de células: neuronas y
neuroglía. Su función es recoger información
del exterior y del interior del cuerpo, transmitirla, elaborar la respuesta adecuada y coordinar el
funcionamiento del organismo.
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Órganos y sistemas de órganos
La unidad básica de la vida es la célula. De las células embrionarias derivan, tras muchas
divisiones celulares y por diferenciación, los tejidos.
Los tejidos que se asocian y asumen una misma función constituyen órganos. Así, el
intestino está formado por células de tejido epitelial, muscular y conectivo, y todos ellos
asumen la función digestiva, una función que por separado no podrían realizar.
Los órganos que funcionan de forma coordinada, como un todo, se organizan en aparatos o sistemas de órganos, para desempeñar una función concreta en el organismo.
Como hemos visto, en el cuerpo humano hay diferentes niveles de organización: célula,
tejido, órgano, aparato y sistema.
Un ejemplo de estos niveles de organización es el sistema muscular: células musculares
que se agrupan formando tejido muscular y organizado en músculos y que forman parte
del sistema locomotor del cuerpo humano.
Para desarrollar cada una de las funciones vitales, el cuerpo humano se compone de
órganos agrupados en aparatos o en sistemas.
FUNCIÓN VITAL
NUTRICIÓN
RELACIÓN
REPRODUCCIÓN
APARATOS O SISTEMAS DE ÓRGANOS ENCARGADOS DE LLEVARLAS A CABO
• Aparato digestivo
• Aparato respiratorio
• Aparato circulatorio
• Aparato excretor
• Órganos de los sentidos
• Sistema nervioso
• Sistema endocrino
• Sistema locomotor
• Aparato reproductor
ÓRGANOS QUE LOS FORMAN
• Tubo digestivo y glándulas
digestivas
• Vías respiratorias
y pulmones
• Vasos sanguíneos, linfáticos
y corazón
• Riñones y vías urinarias,
y también intervienen
pulmones, glándulas
sudoríparas e hígado
16
• Órganos de los sentidos
• Nervios y centros nerviosos
• Glándulas endocrinas
• Músculos y huesos
• Gónadas
• Vías genitales
• Glándulas anexas
UNIDAD 1
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Organización del músculo estriado
Los músculos estriados están formados por haces de células o fibras musculares. En ellas hay numerosas miofibrillas
compuestas de filamentos de actina y miosina.
Tejido conjuntivo
Tendón
Músculo
Músculo
estriado
observado al
microscopio
óptico.
Huesos
Fibra muscular
Vaso sanguíneo
Tendón
Miofibrilla
Fibra muscular
Miofibrilla
Sarcómero
Filamento grueso (miosina)
Filamento delgado (actina)
ACTIVIDADES
12. Indica los niveles de organización que integran el cerebro.
13. Indica una cualidad de un conjunto de órganos para que pueda decirse que integran un mismo aparato
o sistema.
14. ¿Qué actividades conforman la función de nutrición humana? ¿Qué aparatos intervienen en este
proceso?
15. ¿Qué aparatos o sistemas se encargan de captar estímulos exteriores al cuerpo? ¿Qué sistema procesa
esa información? ¿Qué órganos ejecutan la información procesada? ¿De qué función vital estamos
hablando?
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Experiencias
La investigación científica
La investigación científica se utiliza para poder dar respuesta a preguntas acerca de cómo funciona la
naturaleza. Para ello se emplea el método científico, que supone las etapas siguientes:
• Observación del mundo natural y planteamiento de preguntas basadas en las observaciones.
• Elaboración de hipótesis, que es una respuesta o explicación posible y comprobable a una pregunta
planteada. Es el supuesto que se establece como base a la investigación.
• Diseño y desarrollo de experiencias o conjunto de procesos que se realizan para comprobar la hipótesis, encaminado a confirmar o refutar la validez de la hipótesis enunciada.
• Recogida y organización de los valores obtenidos en los experimentos realizados.
• Desarrollo de deducciones basadas en el análisis de los resultados observados en las experiencias
realizadas, de forma que se confirma o corrige la hipótesis inicial y se extraen las conclusiones.
• Publicación de los resultados para revisión por colegas científicos.
Aplica las técnicas de investigación científica a un caso concreto
• Observación:
Después de varios días sin regar una planta, sus hojas están marchitas. Pocas horas después de regarla se vuelven turgentes. Si se colocan guisantes secos en un vaso con agua, al cabo de un tiempo se
hinchan.
• Hipótesis:
Este proceso es consecuencia de la ósmosis que tiende a equilibrar
las concentraciones a ambos lados de una membrana.
• Comprobación de la ósmosis. Diseño de la experiencia:
– Material necesario: zanahoria, vaso de agua, cuchillo, cuchara,
agua y azúcar.
– Procedimiento: se corta en dos la zanahoria. En una de las partes se
hace un agujero en el centro con un cuchillo. Se coloca la zanahoria
en el vaso con el agujero hacia arriba y se añade la cuchara llena de
azúcar en el agujero. Llenamos el vaso con agua alrededor de la zanahoria y esperamos dos o tres horas para comprobar el resultado.
• Resultados y conclusiones:
El azúcar desaparece de la zanahoria. El agua, como consecuencia
de la ósmosis, fluye desde el lugar más diluido, donde hay una mayor
cantidad de moléculas de agua, a una zona de menor cantidad de
moléculas de agua, a través de una membrana semipermeable.
El agua discurrió desde el vaso hacia las células de la zanahoria, y, de
ahí, al orificio con azúcar.
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UNIDAD 1
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Experiencias
Investigación mediante el microscopio óptico
Ocular
Platina
Revólver
Tornillos
de enfoque
Objetivo
El microscopio óptico es un instrumento de observación de cuerpos
transparentes formado por: lentes, ocular y objetivos de diferentes
aumentos. El aumento de cada lente está indicado por un número
seguido por una X. Para saber el aumento con que se observa una
preparación, se multiplica el número del objetivo por el del ocular. Así:
Objetivo 40 X
Ocular 15 X
Aumento: 15 × 40 = 600 X
Manejo del microscopio:
Coloca una preparación (portaobjetos con una hoja de Elodea en
una gota de agua) sobre la platina, sujetándola con las pinzas.
Coloca el objetivo de menor aumento girando el revólver. La posición correcta la da el diente de retención.
Gira el tornillo de enfoque grande y observa por el ocular hasta conseguir un buen enfoque. Mueve la preparación para localizar lo más interesante de la misma. Ajusta el diafragma y el condensador para procurar que
entre correctamente la luz al objetivo.
Baja la platina, cambia a un objetivo de mayor aumento con el revólver. Realiza la misma operación, gira el
tornillo grande para alejar el tubo de la preparación y enfocar la imagen. Utiliza el tornillo de enfoque pequeño para ver con mayor nitidez la imagen. Maneja la intensidad de iluminación con el condensador. Dibuja a
diferentes aumentos el objeto de la preparación y calcula su tamaño real.
¿Está nuestra mucosa bucal formada por células?
• Hipótesis. ¿Está nuestra piel formada por células?
• Diseño de la experiencia. Para observar estas células de la mucosa bucal, se
debe realizar una preparación microscópica. Seguiremos este procedimiento:
– Con el extremo romo de una espátula desechable raspamos suavemente la cara interna del carrillo de la boca.
– En el centro de un portaobjetos colocamos una gota de agua. Depositamos el producto extraído con la espátula en la gota de agua y lo extendemos sobre el portaobjetos.
– Dejamos secar al aire y añadimos unas gotas de azul de metileno, que
tiñe los núcleos de las células.
– Después de un minuto ponemos la preparación bajo el grifo y lavamos
suavemente para eliminar el colorante sobrante.
X
X
X
– Colocamos un cubreobjetos y observamos la preparación a diferentes
aumentos.
• Resultados y conclusiones. Dibujamos las células que aparecen, reconociendo estructuras celulares:
núcleo, citoplasma, membrana. Según el número de aumentos, calcula el tamaño. Nuestra piel está
formada por células del tejido epitelial que están en continua renovación. Las células superficiales son
sustituidas por células de capas más profundas.
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Recuerda
1
Contesta las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué tienen en común, desde el punto de vista estructural, un edificio de ladrillos y el cuerpo
humano?
b) ¿Qué orgánulos celulares contienen membrana? ¿Cuáles no?
c) ¿Qué significa desplazamiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración? ¿Y en
contra de un gradiente de concentración?
d) ¿En qué procesos de transporte consume energía la célula?
e) ¿Qué orgánulos celulares realizan procesos catabólicos? ¿Y procesos anabólicos?
f) Las células musculares contienen un número de mitocondrias muy elevado; sin embargo, es
muy escaso en las células del tejido epitelial. ¿A qué será debido?
2
Explica las diferencias técnicas entre un microscopio óptico y otro electrónico de transmisión.
3
Define los siguientes términos: anabolismo, catabolismo, metabolismo.
Localiza
4
Nombra en tu cuaderno, cada uno de los orgánulos celulares señalados en el dibujo.
14
16
15
13
1
12
2
11
10
4
9
5
8
7
20
6
3
UNIDAD 1
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Interpreta
5
Interpreta las microfotografías de la actividad y las estructuras que forman cada uno de los
orgánulos que aparecen en ellas.
A. ¿Reconoces los orgánulos celulares que aparecen en estas imágenes microfotográficas? ¿Con
qué microscopio se han realizado? ¿Por qué estas microfotografías no aparecen nunca en color?
B. En las siguientes microfotografías y dibujos aparece una célula en diferentes momentos de su
ciclo vital. ¿A qué momentos corresponde? ¿Qué estructuras nos permiten diferenciarlo?
C. ¿A qué tejidos corresponden los siguientes esquemas? ¿Por qué lo has deducido?
a
b
c
d
Elabora
6
Realiza un esquema. Ribosomas, retículo endoplasmático, complejo de Golgi y membrana plasmática están relacionados entre sí. Indica esta relación y las sustancias que intervienen.
7
Extrae las principales ideas de esta unidad. Para ello, sigue estas pautas:
• Realiza una lectura rápida de cada uno de los apartados para tener una visión general de la unidad.
• Lee detenidamente cada apartado. Busca el significado de las palabras que desconozcas.
• Subraya las ideas principales tratando de comprenderlas.
• Haz un esquema del apartado. Reconstruye en tu memoria el esquema tantas veces como sea
necesario para recordarlo.
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Panorama científico
Instrumentos de observación de células
Imagen
observada
directamente
La observación de estructuras celulares presenta dos dificultades: el
pequeño tamaño de los orgánulos celulares y que la mayoría de los
componentes celulares son transparentes a la región visible a la luz.
Esta baja absorción de la luz se debe al alto contenido en agua de la
célula. La solución de estos problemas se ha llevado a cabo:
• Desarrollando instrumentos con un poder de resolución cada vez
mayor.
Ocular
• Usando colorantes que tiñan selectivamente los diferentes orgánulos celulares.
Objetivo
El poder de resolución (capacidad del instrumento para dar imágenes muy próximas una de otra) depende de la longitud de onda (λ) y
de la apertura de la lente del objetivo.
El microscopio óptico utiliza la luz visible, que tiene una longitud de
onda λ = 5.500. Su límite de resolución (distancia mínima que debe
existir entre dos puntos para que puedan ser diferenciados como tales)
no excede los 0,25 m usando luz blanca. El aumento se debe principalmente al objetivo, que llega a 120 X. El ocular aumenta esta imagen
entre 5 y 15 veces. De este modo se llega a un incremento útil del orden
de 500 a 1.500 aumentos.
La única manera de aumentar el poder de resolución es utilizar longitudes de onda menores. El microscopio electrónico de transmisión
sustituye la luz por un haz de electrones que, en determinadas condiciones, posee unas propiedades similares a la luz, pero con menor
longitud de onda, λ = 0,05. Consiste en la emisión de un haz de electrones que al pasar por una bobina electromagnética, que hace las
funciones del condensador, se concentran en el plano lente objetivo y
dan una imagen aumentada del objeto. De esta forma se puede llegar
hasta el millón de aumentos. Sin embargo, una de las limitaciones de
este instrumento es el bajo poder de penetración de los electrones; si el
espesor del material es de 0,5 m, la opacidad es casi total, lo que obliga
a hacer cortes del espécimen inferiores a 75 Å de espesor.
El mecanismo de formación de imágenes es diferente: en el microscopio óptico la imagen se forma por la desigual absorción de luz de las
diferentes zonas del objeto; en el microscopio electrónico, la formación de la imagen se debe a la dispersión de electrones al chocar con
átomos del objeto. Los electrones que chocan se dispersan y caen
fuera de la abertura de la lente objetivo. La imagen observada resulta
de la ausencia de esos electrones.
Muestra
Fuente
de luz
Microscopio óptico
Imagen
sobre la
pantalla
fluorescente
Proyector
Muestra
Filamento
incandescente
(fuente de
electrones)
Microscopio electrónico
de transmisión
PROPUESTA DE TRABAJO
1. Obtén información del texto: características de los microscopios óptico y electrónico, fuente de luz, λ,
poder de resolución, ventajas, inconvenientes, utilidad en cada caso.
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UNIDAD 1
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Desafío científico
¿Cómo podemos conocer el tamaño real
de un objeto visto al microscopio?
La investigación con células, tejidos o microorganismos implica la observación de muestras macroscópicas (a simple vista o a la lupa binocular)
y microscópicas.
Frecuentemente se requieren dibujos que representen lo que se puede observar. Estos dibujos
presentan un problema de relación entre tamaños: el dibujo hecho a partir de lo que se ve al microscopio y el tamaño real del objeto observado.
El número de aumentos se obtiene multiplicando el aumento de las lentes del ocular por el del
objetivo. Así, una observación con un ocular de
2,5 X y un objetivo de 10 X nos da un aumento
de 10 x 2,5 = 25 aumentos. El aumento se encuen-
A
1
La dificultad reside en conocer su tamaño real.
¿Cómo proceder para conocerlo?
Lo más simple es determinar el diámetro del campo ocular de cada microscopio o lupa. Para ello,
basta con situar sobre el plato, bajo el ocular, una
regla de plástico transparente o un trozo de papel
milimetrado (figuras A y B).
En la figura B cada cuadrado del papel milimetrado
son 0,5 mm, luego el campo ocular para este ocular y objetivo será de aproximadamente 2,5 mm.
B
En el microscopio, normalmente, hay tres objetivos. Calcula en tu cuaderno el valor aproximado del diámetro del
campo ocular con cada uno de los tres aumentos.
Aumentos de
la lente del
ocular
2
tra por tanto dividiendo la dimensión del objeto
dibujado por la dimensión del mismo objeto en
la realidad.
Aumentos de
la lente del
objetivo
Aumentos
totales
X 10
X4
10 × 4 = X40
X 10
X10
10 × 10 = X100
X 10
X45
10 × 45 = X450
Diámetro del
campo ocular
(en mm)
Calcula el tamaño real de las células de la mucosa bucal en una preparación
observada con el microscopio a 450X aumentos.
Observa cuántas cuadrículas del papel milimetrado ocupa cada célula para cada
uno de los aumentos y multiplica por 0,5 mm lo que mide cada cuadrícula de
papel milimetrado (ejemplo: 0,5mm × 1/6 = x mm, etc.).
El ser humano, un organismo pluricelular
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