Proyectos Célula y Nutrición

Transcripción

1 Consolidación de la Formación General Bitácora del Estudiante 2006 Ciencias Naturales: Biología Proyectos Célula y Nutrición 1º Medio

2 Material elaborados por: Pauline Oliger Irene Reyes Equipo Desarrollo Pedagógico - Programa Liceo Para Todos

3 Datos del Alumno Liceo Nombre Fecha Curso

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5 Proyecto 1: La Célula Unidad de aprendizaje Nº 1. Los primeros organismos que poblaron el planeta Tierra. Actividad Para iniciar nuestro trabajo escribe en tu bitácora lo que esperas de este proyecto. 2. Si lo deseas averigua el nombre de un científico que haya realizado un descubrimiento sobre la célula. Este puede ser el nombre que represente a tu grupo. 3. Piensa e imagina cómo crees que era al comienzo nuestro planeta cuando aparecen los primeros seres vivientes y registra las respuestas en tu cuaderno. * Cómo sería el ambiente? * Cómo pueden haber estado constituidos estos organismos? 4. Si te surgen preguntas escríbelas y si deseas dibujar, hazlo. 5. Discute al interior del grupo y prepárate para presentar al resto del curso las conclusiones. 6. Observa, analiza la figura, y responde en tu grupo las siguientes preguntas: * Qué características comunes tienen los seres vivos? * Qué necesidades básicas tienen en común los organismos vivos? 5

6 7. Lee el siguiente párrafo, de manera que complementes tus respuestas: El mundo viviente comprende una infinidad de organismos, todos diferentes entre sí, con distintas formas, tamaños, organización y funcionamiento, cada uno tiene sus propias características. sin embargo. A pesar de ser tan diferentes, comparten una misma propiedad: son seres vivientes que obtienen del medio que los rodea los materiales necesarios para su desarrollo y crecimiento, son capaces de reproducirse y están formados por células. 8. Discute con tu grupo y responde las siguientes preguntas: * Es posible encontrar en la organización de los seres vivos la misma estructura base? * Se puede establecer que la célula es la estructura base que constituye a todo ser vivo? Extensión 1. Responde en tu cuaderno. Prepárate a entregar tus respuestas al curso: * Qué entiendes tú por vida? * Qué condiciones crees que fueron necesarias para formar vida en la Tierra? 2. Anota las ideas que son consensuadas en el curso. Actividad Piensa y responde en tu bitácora las siguientes preguntas * Cómo pueden haber sido los primeros seres vivos que poblaron el planeta? * Cómo te los imaginas? * Serían seres simples o complejos? 2. Preséntalas al resto del curso. 3. Haz en tu cuaderno un listado con las necesidades que tienes para tu propia existencia. 4. Lee en silencio el texto de la página siguiente. 6

7 Los Procariontes fueron los primeros seres que poblaron el planeta Tierra Los primeros organismos primitivos estaban constituidos por una sola célula, provistos de una membrana impermeable que separaba la materia viviente del medio ambiente. Estos seres unicelulares eran bacterias desprovistas de núcleo, de ahí su nombre procariontes y vivían en ausencia de oxígeno, es decir eran anaeróbicos. Estas criaturas (invisibles a simple vista) fueron las primeras formas de vida que aparecieron en el planeta Tierra y hoy día siguen aún presentes en todas las latitudes y en los ambientes más variados, desde los desiertos polares hasta el estómago de las vacas, pasando por nuestros intestinos. Subsisten nutriéndose de azúcares fermentados que ellas transforman en gas carbónico. Al principio las bacterias se alimentaron de los nutrientes que se producían en la atmósfera, eran seres heterótrofos. La competencia por los nutrientes hizo que muchas de ellas se especializaran en obtener energía a partir de moléculas inorgánicas simples como el CO 2, por ese entonces tan abundante. Se comportaron como autótrofos (producen su propio alimento). Para ello utilizaron la energía que procedía de enlaces químicos de compuestos que rompían (quimiosíntesis) y otros de la energía del sol (fotosíntesis). Las bacterias necesitaban además una sustancia que les diera electrones para poder producir materia propia a partir de las sustancias inorgánicas, así algunas usaron ácido sulfúrico y dejaron como residuo azufre y otras emplearon agua y liberaron oxígeno como residuo. Como el oxígeno es muy reactivo, la mayor parte se usó para combinarse con distintas sustancias, oxidándolas como el hierro. Cuando el oxígeno se combinó con todas las sustancias posibles, comenzó a acumularse como residuo gaseoso libre en la atmósfera, De este modo terminó la creación de moléculas orgánicas en la atmósfera y esta se tiñó azul, en las capas altas formaron ozono que empezó a actuar como barrera a las radiaciones ultravioletas emitidas por el sol. Y las nuevas formas de vida pudieron vivir fuera del agua. Algunas bacterias comenzaron a utilizar el oxígeno para combinarlo con protones en un proceso complicado que producía gran cantidad de energía. A este proceso se le llamó respiración aeróbica. 5. Responde en relación a la lectura qué significa ser autótrofo y heterótrofo? Describan las características de estos organismos. 6. Haz un listado de las necesidades básicas de estos organismos. 7. Compara el listado que realizaste de tus propias necesidades con el de las necesidades de estos organismos, a que conclusión llegas? 8. Anota este listado en tu cuaderno. Actividad En esta actividad realizarás una investigación bibliográfica acerca de otras características de las bacterias que te permitirán profundizar más acerca de ellas. 2. Nombra alguna bacteria que conozcas o que hayas escuchado y que estén relacionadas con la vida cotidiana. 7

8 3. Discute entre tu grupo y anota tus comentarios. 4. Da a conocer tus ideas. 5. En tu investigación deberán estar incluidos al menos los siguientes aspectos: * Características de las bacterias. Dibuja alguna que te llame la atención. * Descripción de una bacteria beneficiosa y una bacteria dañina para la salud humana. * Enfermedades más comunes causadas por bacterias. * Proceso de infección bacteriana en los seres humanos. * Puedes confirmar la siguiente aseveración: Una bacteria es una célula? Qué tipo de célula será? 6. Lee en silencio el siguiente texto y con tu grupo responde las preguntas: a. A qué tipo de organismo se refiere el texto? Todas las bacterias producen enfermedades? b. Qué importancia tienen estas bacterias? Cómo obtienen su alimento? c. Qué es el fitoplancton y qué importancia tiene para los ecosistemas marinos? d. Existen bacterias que viven en tu cuerpo? Dónde? e. Después de discutir estas preguntas en clases, escribe tus comentarios. Oceanografía: Bacterias del fitoplancton ayudan a frenar el calentamiento de la Tierra Diario el Mercurio Lunes 18 de Febrero de 2002 No todas estas plantas microscópicas marinas realizan fotosíntesis. Microbios que conviven con ellas se encargan de la tarea. En una cantidad mayor de lo que se suponía, diversas bacterias que viven en simbiosis con el fitoplancton marino (diminutos vegetales) están ayudando activamente a captar dióxido de carbono, el principal gas invernadero responsable hoy del calentamiento de la Tierra. Estos microbios están realizando una tarea que algunos tipos de fitoplancton no pueden llevar a cabo debido a la ausencia de clorofila, el pigmento que permite absorber la energía solar para que las plantas produzcan sus propios alimentos. El proceso se llama fotosíntesis. Ocurre tanto en los bosques como en los mares y, en ambos casos, atrapa dióxido de carbono de la atmósfera. Tan importante aporte microbiano al clima mundial, que acapara la atención de científicos y ambientalistas, se está explorando gracias a las tecnologías genómicas aplicadas en los mares. Descubrieron que una amplia variedad de bacterias fotosintéticas, sobre las que antes no se pensaba que eran significativas en el plancton marino, están en realidad distribuidas ampliamente en aguas oceánicas. Por qué esto es importante? Desde hace tiempo que se pensaba que el fitoplancton que contiene clorofila era el principal grupo del océano que se encargaba del proceso de la fotosíntesis. El actual estudio del 8

9 MBARI, en cambio, identifica grupos ecológicamente significativos de fitoplancton que no contienen la clorofila. Se benefician del proceso de fotosíntesis gracias a las bacterias que habitan en los mares. La existencia de estos nuevos tipos de fototrofos (organismos que obtienen energía directamente de la luz) ha estimulado a los oceanógrafos a volver a considerar y a revisar los modelos de red alimentaria oceánica. Cuantificar el impacto de tales microbios en la cadena alimentaria tal vez ayude a los oceanógrafos a equilibrar el presupuesto del carbono global. La diversidad y función microbiana en el medio ambiente natural no se ha comprendido a cabalidad. La tecnología genómica está abriendo un mundo totalmente nuevo. Fuente: 7. Prepárate a participar en un plenario. 8. Escribe en tu cuaderno con tus propias palabras una síntesis de las ideas más relevantes presentadas por el curso. Unidad de aprendizaje Nº 2. El microscopio y el desarrollo de la biología celular 1. Para realizar esta actividad utilizarás los materiales que tu profesor o profesora te entregará. 2. Dibuja en tu bitácora todo lo que observas a ojo desnudo de estas estructuras. Con la lupa observa las estructuras y dibújalas agregando todos lo detalles nuevos que observas. 3. Realiza la exploración siguiendo el procedimiento que se detalla a continuación para cada una de las observaciones A. Observación de epidermis de cebolla. - Separar una de las hojas interna de la cebolla y desprender la tenue membrana que está adherida por su cara inferior cóncava. - Depositar el fragmento de membrana en un portaobjetos con unas gotas de azul de metileno. Si es preciso, estirar el trozo de epidermis con ayuda de dos agujas. - Esperar unos minutos y colocar sobre la preparación un cubreobjetos evitando que se formen burbujas y llevarla al microscopio. - Observa la preparación a distintos aumentos, empezando por el más bajo. Identifica las distintas células del tejido epidérmico y las de las hojas del bulbo de cebolla. 9

10 B. Observación de epidermis de hoja. - Con ayuda de un bisturí o una hoja de afeitar, extraer un pequeño trozo de epidermis por el envés de una hoja y colocar sobre un portaobjetos, estirarlo con ayuda de agujas. - Agregar unas gotas de agua y cubrir con cubreobjetos. - Observar bajo microscopio. C. Observación de mucosa bucal. - Extraer una pequeña porción de mucosa bucal, con una cuchara, raspando levemente el interior del pómulo. - Depositar en un portaobjetos. Agregar una gota de azul de metileno. Esperar un par de minutos. Tapar con cubreobjeto y observar en microscopio. D. Observación de levadura. - Disolver una pequeña porción de levadura en un poco de agua. - Extraer una gota con ayuda de un gotario y depositar sobre un portaobjetos. Cubrir y observar. E. Observación de protistas. - Extraer y depositar dos gotas de agua estancada sobre un portaobjetos. Cubrir y observar. F. Observación de sangre. Debes utilizar guantes en todo momento y eliminar de inmediato el material contaminado con sangre. Por ningún motivo manipular elementos con sangre ajena sin protección. - Realizar una punción en un pulgar. - Depositar una gota de sangre en la parte central de un portaobjetos. - Colocar un portaobjetos inclinado sobre la gota de sangre y deslizarlo sobre toda la superficie del porta de manera que se pueda obtener una fina película de sangre. - Agregar una gota de azul de metileno y esperar un par de minutos. - Cubrir la muestra con cubreobjeto y observar al microscopio. 4. Observa las estructuras utilizando el mismo aumento para todas y registra el aumento utilizado. 5. Dibuja en tu cuaderno la siguiente tabla y registra en ella las estructuras comunes y estructuras diferentes para las células, de acuerdo a los criterios de comparación presentadas en ella y otros que propongas. Criterio de comparación Semejanza Diferencia forma de la célula presencia de núcleo ausencia de pared celular presencia de pared celular conforma tejido 6. Da a conocer tus comparaciones y análisis de tus resultados. 10

11 7. Indica algunas estructuras y características comunes a las células. 8. Escribe con tus propias palabras una síntesis de las ideas más relevantes presentadas por el curso. Reflexión - Lee el siguiente texto, te servirá para complementar la actividad práctica. La observación de las células. (Historia del microscopio) Aunque algunas células son visibles a simple vista, como la yema del huevo de pollo, la mayoría de ellas no son visibles a ojo desnudo (La célula de hígado mide, por ejemplo, entre 10 y 20 µm). Para esto se inventó el microscopio. Existen dos grandes tipos de microscopios: Microscopio Óptico: usa la luz (fotones) que atraviesa un sistema óptico de lentillas y condensador. Aumenta hasta veces. Permite observar objetos tan pequeños como bacterias y mitocondrias. Microscopio Electrónico: usa una fuente de electrones en vez de la luz. Así los electrones pueden atravesar la preparación (microscopio electrónico de transmisión MET) o pueden ser reflejados por la estructura que caracterizan la célula (microscopio de barrido MEB) La diferencia es que en el MET se observan detalles de cortes muy finos y en el MEB se ve una estructura tridimensional. Se pueden alcanzar aumentos de 1 millón de veces (MET), con tamaños de 1 nanómetro. - Para saber más acerca del microscopio puedes buscar una imagen en Internet, y conocer sus partes. Unidad de Aprendizaje Nº 3. Por qué un núcleo? 1. Comenta en tu grupo las siguientes preguntas y anótalas en tu cuaderno. a. cuál crees que es la ventaja en una célula al tener núcleo? b. cómo se denominan las células que tienen núcleo? 2. Da a conocer tus respuestas al curso. 3. Observa la figura que representa un esquema del núcleo y describe la membrana que rodea el núcleo. Esquema del núcleo Corte del núcleo 11

12 4. Recuerda la actividad que realizaste con el microscopio y las características de las células con núcleo, de manera que compares las células animales de las vegetales, respondiendo a la pregunta sus núcleos son iguales o diferentes? Explica. 5. Analiza el experimento de Van Hammerling, que se muestra en la figura siguiente, da a conocer tus observaciones y complementa tu respuesta anterior acerca del núcleo de las células vegetales y animales. 6. Investiga en la dirección de Internet dada a continuación, ésta te servirá para saber más acerca de este experimento. Ver: 7. Lee el siguiente texto y participa en la discusión que se genere. Los organismos eucariontes Durante dos mil millones de años, la vida se limita a bacterias y algas microscópicas. A estos organismos suceden otros seres unicelulares con un núcleo, que encierra el patrimonio hereditario o material genético y que está rodeado por una membrana nuclear. Son los denominados eucariontes. Para que aparezcan estas formas de vida se requiere de un cambio ambiental que permita disponer de más combustible y sobre todo oxígeno en el agua. Como resultado el metabolismo energético de estas células cobra mayor importancia, el aprovisionamiento de calorías mejoró aún más con la absorción de glucosa, un azúcar cuya combustión produce energía indispensable para el movimiento. El núcleo es un organelo característico de las células eucariotas. La envoltura nuclear es una doble membrana que rodea al núcleo y posee numerosos poros que permiten el paso de ARN y otros productos (ej. ribosomas). El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina, pero cuando la célula entra en división la cromatina se organiza en estructuras individuales que son los cromosomas. Dentro de los cromosomas se encuentran los genes. El núcleo dirige las actividades de la célula y en él tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN antes de comenzar la división celular y la producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para la síntesis de proteínas. 12

13 8. Investiga acerca de las siguientes preguntas: * Cuál es la función del Retículo Endoplásmico? * Qué relación existe entre el Núcleo y el Retículo Endoplásmico? * Cuál es la función de los Ribosomas? 9. Escribe con tus propias palabras una síntesis de las ideas más relevantes presentadas por el curso. Unidad de aprendizaje Nº 4. El oxígeno invade la célula 1. Responde en tu bitácora Qué fue necesario que ocurra en las células para que éstas puedan utilizar el oxígeno?, para qué le sirve el oxígeno a la célula? 2. Comenta en tu grupo y discute acerca de estas preguntas. Responde en tu bitácora. 3. Inspira profundamente por tu nariz y describe qué componente del aire está entrando. Realiza un esquema indicando el recorrido del oxígeno dentro de tu cuerpo desde que entra por tu nariz en el proceso de la respiración. 4. Observa la siguiente figura, ésta representa la oxidación de una molécula de glucosa, comenta y realiza un esquema en que se describa qué le ocurre a la glucosa en presencia del oxígeno del aire hasta que ingresa a la célula. Glucosa Almuerzo Energía Aire Oxígeno Dióxido de Carbono oxígeno, aire, glucosa, alimento Agua 5. Discute con tu grupo en torno a las siguientes preguntas: * Qué se libera al separarse esta molécula? * Qué ocurre con la energía que hay dentro de esta molécula cuando la ingerimos? * Para qué nos sirve esta energía? 6. Escribe en tu cuaderno las conclusiones a las que llegaron. 13

14 7. Observa el gráfico que muestra el porcentaje de oxígeno que algunos órganos o tejido necesitan, y relaciónalo con lo analizado en la pregunta anterior. Gráfico de porcentaje de consumo de oxígeno % de grasa 9% G R A S A 19% C E R E B R O 11% C O R A Z O N 8% R I Ñ O N 20% H I G A D O 20% M U S C U L O S 13% O T R O S Órgano o tejido % de consumo de Oxigeno grasa 9 cerebro 19 corazón 11 riñón 8 hígado 20 músculos 20 otros 13.5 Órgano o tejido 8. Lee el siguiente resumen y complementa tus respuestas anteriores. La glucosa es la principal fuente de energía pues es ella la que libera ATP necesaria para nuestras actividades. La glucosa juega un rol importante en el metabolismo celular: su degradación libera gas carbónico, agua y determina la formación de ATP (adenosin trifosfato), molécula que fija energía y la que es transferida para la realización de las actividades del organismo. Glucosa + Oxígeno = ATP (energía) + CO 2 + agua La respiración celular no es posible sin la presencia de oxígeno. Las oxidación de moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, etc.) libera desechos como agua, y dióxido de carbono, los que deben ser eliminados al exterior (es decir desde el medio interno en los animales). Para los seres vivos, la respiración se traduce por lo tanto en la absorción de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono. 9. Investiga en Internet cómo funcionan las mitocondrias. 14

15 10. Analiza las figuras que se muestran abajo, éstas explican una teoría sobre la formación de organelos como las mitocondrias y cloroplastos a través de la teoría simbiótica (Lynn Margulis 1967). Responde en tu cuaderno * Qué diferencias encuentras en esta figura entre las células animales y las vegetales? * Son ambas eucariotas? Por qué? Unidad de aprendizaje Nº 5. En qué momento el mundo animal se diferenció totalmente del mundo vegetal? Actividad Piensa y responde: * Fue la locomoción lo que condujo a los animales a diferenciarse de las plantas? * Ha habido formas intermedias entre plantas y animales? 2. Para realizar esta actividad utilizarás los materiales que tu profesor o profesora te entregará. - Realiza la exploración siguiendo el procedimiento que se detalla a continuación. - Extrae una muestra del agua que tiene el profesor en el recipiente (es agua de florero). - Coloca una gota de agua en un portaobjeto y cubre con un cubre objeto. - Coloca la muestra en un microscopio. - Observa y descubre en ella, los microorganismos que encuentres. - Trata de identificar la presencia de euglenas, para esto apóyate en las fotografías que se muestran a continuación. - Dibújalas y descríbelas. 3. Responde: * Observas movimiento? Descríbelo. * Qué necesitan para poder moverse? * De qué color las ves? 15

16 También es posible observar paramecios en tu muestra. Puedes ver en el interior de estos microorganismos unicelulares? qué observas? Euglenas 4. Lee y complementa tus observaciones. La euglena Se puede decir que la movilidad es un principio de éxito de la evolución animal. Es una estrategia de supervivencia que permite conquistar espacios más favorables, huir de los depredadores y evolucionar hacia sistemas sociales, a diferencia de las plantas que dependen de las condiciones de vida locales, lo cual no significa que ellas no hayan desarrollado interesantes estrategias de supervivencia. Así los animales se alimentaron tempranamente de las plantas y éstas se valieron de los animales para reproducirse y perpetuar su especie. La disociación entre animales y vegetales se produjo entre mil y seiscientos millones de años atrás (en el precámbrico). Existe aún hoy un alga unicelular, la euglena que tiene la particularidad de poseer clorofila, como una planta, lo cual le permite fabricar moléculas orgánicas por medio de la energía solar, pero también es capaz, gracias a un flagelo, especie de filamento locomotor, de perseguir una presa y consumirla como un animal cuando le falta luz. Otros microorganismos como el paramecio se mueven gracias a la presencia de cilios. 5. Responde las preguntas planteadas. * Es la euglena un ser unicelular o pluricelular? * Qué diferencias puedes encontrar con respecto a los procariontes? * Por qué éstos pertenecen a los eucariontes? * Dentro de qué grupo los clasificarías, cómo animal o cómo planta? Explica tu respuesta. 6. Reflexiona acerca de: en el interior de las células existen unas estructuras llamadas organelos, ya conociste uno de ellos: las mitocondrias. Podrías explicar qué es un organelo y por qué las células tienen organelos? 16

17 7. Lee la siguiente tabla y luego representa estos organelos en tu modelo celular. Organelos Membrana plasmática Núcleo Descripción Función Representación esquemática Limite externo de la célula formada por una bicapa continua de fosfolípidos, fluida y flexible, con variadas proteínas inmersas en ella, algunas de las cuales atraviesan la bicapa. Mantiene el ambiente interno formando una barrera que contiene al citoplasma; ayuda a determinar la forma celular. Establece un nexo entre la célula y el entorno, regulando el intercambio de materiales con el medio. El organelo más destacado, de 5-10 micrómetros, delimitado por una doble membrana. Contiene en su interior el material genético, empacado en cromosomas, y el núcleo. Su interior se comunica con el citoplasma a través de aperturas en su envoltura (poros nucleares). Separa el material genético del citosol. Controla la síntesis de proteínas. Ensambla los ribosomas en el nucleolo. Organelos Mitocondrias Retículo endoplasmático Descripción Función Representación esquemática Sacos de 0,5x1 micrómetro, formados por dos membranas, la membrana interna plegada formando crestas. Manejo de la energía contenida en los alimentos. Red de membranas internas dispuestas en sacos aplanados que se extienden por todo el citoplasma. Tapizado en algunas regiones por ribosomas. Síntesis y transporte de lípidos y proteínas de membrana plasmática y secreción, y lisosomales. Detoxificación de medicamentos. 17

18 Organelos Aparato de Golgi Lisosomas y peroxisomas Descripción Conjuntos de sacos de membranas aplanadas y apiladas. Vesículas de 0,2-0,5 micrómetros que contienen vesículas degradativas. Función Modifica y distribuye proteínas a lisosomas y membrana plasmática. Produce vesículas de secreción. Digestión intracelular de material fagocitado (Lisosomas). Degradación de lípidos intracelulares (peroxisomas). Representación esquemática Actividad 5.2. Diseño del modelo de célula 1. Con la información que ya cuentas, realiza con tu grupo de trabajo un primer diseño de tu modelo de célula, elaborando un esquema de la misma y definiendo las dimensiones, materiales y otras características que poseerá. 2. Qué decisiones y/o acuerdos han tomado respecto del proyecto? 3. Una vez realizado el diseño, preséntalo al curso fundamentando las decisiones tomadas. 18

19 Unidad de Aprendizaje 6 Cómo ocurrió la evolución de organismos multicelulares? 1. Discute al interior de sus grupos * Haz escuchado hablar sobre las Colonias? Qué significado tiene esta palabra para ti? Qué entiendes por colonia de células? 2. Investiga en la biblioteca o la sala de enlace para qué son las colonias. Para esto, lee acerca de los corales, las medusas, y anémonas marinas. 3. Investiga acerca de cuál fue la importancia para estos organismos de evolucionar a colonias. 4. Lee el siguiente texto para que complementes la información recopilada y comenten al interior del grupo las conclusiones a las que llegaron. Distintas células distintas funciones? Los organismos como los corales, las anémonas marinas y las medusas (cnidarios o celentéreos), formados por la cooperación de muchas células, se originaron hace aproximadamente 1000 millones de años y representan otra gran revolución de la vida sobre la Tierra. Células de un mismo organismo se especializaron en diferentes funciones. Unas en la reproducción, otras en la respiración y otras en diferentes aspectos del metabolismo y estructura de los organismos. La formación de tejidos y órganos había comenzado. Las esponjas marinas son uno de los animales multicelulares más sencillos, ya que sólo están formadas por tres tipos de células. Éstas están organizadas de tal manera que cada una de ellas lleva a cabo funciones de absorción del alimento, su metabolismo y la excreción del material residual. Su forma de comer consiste simplemente en hacer circular agua por un conducto central (ver figura), siendo las células que están en contacto con el conducto las absorbentes, las intermedias las que metabolizan y las más externas al conducto las excretoras. Ésta es una forma muy sencilla de aumentar la complejidad incrementando la eficiencia con la que se utilizan los recursos del medio ambiente. Figura 1. Una esponja 5. Discutan y respondan acerca de la siguiente pregunta: Qué entiendes por colonia de células? 6. Describe cómo son las células de los animales celentéreos (anémonas, corales y medusas). 7. Da a conocer tus conclusiones para llegar a un consenso en el curso. 19

20 Unidad de Aprendizaje Nº 7 Animal o Vegetal? 1. Escribe todo lo que sepas acerca de: Existe diferencia entre las células animales y vegetales? 2. Registra tus ideas y responde: Qué componentes son sólo de los vegetales? Cuáles sólo de animales? Por qué? Célula Eucariotica Animal Célula Eucariotica Vegetal 3. Establece: Cuál es la principal diferencia que puedes establecer entre estos organismos y un árbol, un ratón, un insecto o tú mismo? Qué tienen en común y en qué se diferencian las células de las fotografías? Presentan el mismo grado de complejidad? Por qué algunas presentan mayor número de compartimentos membranosos? Tendrá esto relación con el grado de evolución? 20

21 4. Analiza estos organelos propios de los vegetales y si estás construyendo un modelo de una célula vegetal, represéntalos en tu modelo. Organelos Membrana plasmática Vacuola Mitocondria Descripción Estructura rígida formada por celulosa secretada por la célula. Una gran vesícula que ocupa el 90% del volumen celular. Sacos formados por dos membranas. Contiene en su interior un complejo sistema de membranas que alojan la maquinaria fotosintética. Función Sostén y protección. Estructural (turgencia), rellena el espacio y digestión celular, parecido al lisosoma de las células vegetales. Representación esquemática Captura la energía de la luz solar y la incorpora mediante reacciones químicas a la molécula de almidón durante su síntesis. Unidad de Aprendizaje Nº 8: La membrana celular 1. Responde lo que imaginas respecto a las preguntas que tu profesor o profesora realiza: Existe interacción entre las células en un organismo multicelular? Se comunican las células entre ellas? Escribe en tu cuaderno todas las ideas y planteamientos que surjan. 2. Con los materiales que tu profesor te entregue realizarás el siguiente procedimiento: - Quiebra el huevo y separa la yema de la clara. Sabías que la yema del huevo es una célula? - Analiza la membrana que rodea la yema y nombra todas sus características. - Pínchala suavemente con un alfiler, observa y describe lo que ocurre. Cuál crees que es la función de la membrana? Escribe todas tus observaciones en tu cuaderno. 3. Tu profesor o profesora le asignará a tu grupo una de las siguientes actividades. Deberás presentar sus resultados al resto de los grupos del curso. 21

22 Actividad Nº 1: Mecanismo de Dispersión. - Realiza el siguiente procedimiento: Deja un cubo o una cucharada de azúcar en un vaso con agua algunos minutos. Observa y registra en tu cuaderno las observaciones. Agrega 5 gotas de colorante en otro vaso con agua a temperatura ambiente. Observa y registra tus observaciones. Qué crees que ocurrirá si agregas el colorante esta vez en agua muy fría y en agua muy caliente? Registra en tu bitácora tu predicción. Agrega el colorante en el agua, observa y registra tus observaciones. Se cumplió tu predicción? Explica. Si un estudiante rociara con spray en la esquina de la sala y otro capta el aroma en la otra esquina. Cómo viaja el aroma de un lugar a otro? Cómo se llama el fenómeno observado en estas experiencias? Cual sería tu definición de este fenómeno? Podrías realizar un dibujo que lo represente? Actividad Nº 2: Fenómenos osmóticos en vegetales. - Realiza el siguiente procedimiento: Toma una zanahoria y ahuécala en su centro con un orificio de 2 centímetros de diámetro por 5 centímetros de profundidad, aproximadamente. El orificio debe quedar rodeado de paredes de la zanahoria. Mide la masa la zanahoria en estas condiciones en una balanza. Agrega en el orificio sal hasta taparlo y dejar reposar hasta el día siguiente. Posteriormente, observa y registra tus observaciones en tu cuaderno. Cuál fue la sustancia que se desplazó desde un sitio a otro? Por qué? Averigua el nombre de este fenómeno e intenta definirlo y representarlo por medio de un dibujo en tu cuaderno. Actividad Nº 3: Difusión a través de la membrana. - Realiza el siguiente procedimiento: En la punta del tubo de vidrio o bombilla, sujeta con un elástico un trozo de membrana animal o papel celofán, haciendo una especie de bolsa, que previamente se ha llenado con una solución de agua con azúcar (media taza de agua con 2 cucharadas de azúcar). Introduce la bolsa fabricada al interior de un vaso con agua. Déjalo varias horas. Puedes sujetar el tubo de vidrio con abrazaderas a un soporte universal. Anota en tu cuaderno una predicción de lo que piensas que puede suceder en el sistema montado. Cómo comprobarías si el agua ha atravesado la membrana, o bien si ha sido el azúcar? Indica cuáles son las zonas de mayor y menor concentración. Cuál es la dirección de la difusión? Formula una hipótesis que permita explicar esta experiencia. 4. Presenta tus resultados al resto el curso. Realiza tu presentación en papelógrafos incluyendo las conclusiones del grupo. 22

23 5. Esta lectura te servirá para complementar tus conclusiones. La membrana celular Cada célula está rodeada por una membrana, la que asegura tanto su cohesión como la entrada y salida de compuestos desde y hacia el interior de la célula. La membrana celular está compuesta por una doble capa (bicapa) de moléculas de lípidos asociados a proteínas formando estructuras ultraespecíficas por donde las sustancias pueden pasar. Los lípidos de la membrana (fosfolípidos y colesterol) le dan su estructura y constituye una barrera que impide el paso de substancias hidrosolubles. Le dan dos propiedades importantes a la membrana: fluidez y asimetría. Las proteínas de la membrana están suspendidas en forma individual o en grupos dentro de la estructura lipídica, formando los canales por los cuales entran a las células, en forma selectiva, ciertas substancias. Son fundamentales porque: - Controlan la entrada y salida de todas las sustancias a la célula. - Transportan pequeñas moléculas dentro y fuera de la membrana por dos mecanismos: ya sea por difusión simple u osmosis, (es decir a favor del gradiente de concentración) o por transporte activo o bombeo, (es decir en contra del gradiente de concentración). - Actúan como receptor específico de señales químicas del medio externo, es decir son capaces de reconocer y unir determinadas substancias en la superficie celular. Los receptores celulares están conectados a sistemas internos que solo actúan cuando la sustancia se une a la superficie de la membrana. Mediante este mecanismo actúan muchos de los controles de las células, algunos caminos metabólicos no entran en acción a menos que la molécula señal, por ejemplo, una hormona, haya llegado a la superficie celular. - También actúan como enzimas catalizadoras de procesos asociados a la membrana. - Controlan los transportes entre compartimentos celulares. - Permiten las interacciones entre las células que conforman un tejido. En la membrana también existen unas proteínas que identifican a otras células como partículas extrañas. El núcleo que encierra los cromosomas portadores de los genes y otros orgánulos como las mitocondrias y cloroplastos (que originalmente eran células independientes que entraron por simbiosis ) también están envueltos por una doble membrana. Extensión Las siguientes actividades propuestas son importantes de realizar, por lo que de no alcanzar el tiempo en la sala te sugerimos realizarlas como tarea. 23

24 Estructura de la Membrana Celular 1. Usando el esquema, elabora una lista de los componentes moleculares presentes en la membrana, ordenándolos según su abundancia. 2. Responde Puedes imaginar la función de cada uno de estos componentes? Completa la información en tu cuaderno según la siguiente tabla: Componentes (ordenados según abundancia) Función * Puedes interpretar de qué estará hecha esta membrana? * Observa la figura y explica cómo es la membrana celular. * Discute con tu curso y represéntala en un modelo para completar tu modelo celular. 24

25 Intercambio de sustancias entre la célula y el medio 1. Cuál es el medio que rodea las células? De dónde obtienen los gases y nutrientes? Analiza las siguientes figuras y responde estas preguntas. Discute con tu grupo y luego con el curso. 25

26 Unidad de Aprendizaje Nº 9 Para cada órgano, para cada tejido. Una célula especializada 1. Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas: a. Qué sabes sobre los órganos de tu cuerpo? b. Están formados por un mismo tipo de tejidos? c. Y estos tejidos, están formados por un mismo tipo de células? d. Qué relación tienen las características y función de estas células con las características y función del órgano que forman? 2. Nombra órganos de tu cuerpo que conozcas. 3. De qué están formados estos órganos? Cuáles son las unidades estructurales que los conforman? 4. Completa en tu cuaderno la tabla siguiente con cada órgano de su cuerpo, el tejido y las células que los forman indicando la función que éstas cumplen en la columna de actividad celular. Organo Tejido Célula Actividad Celular 6. Existe relación entre las características y funciones de las células con las características y funciones que desempeñan los órganos? Explica. 26

27 7. Lee el siguiente texto: ÓRGANOS Y ESPECIALIZACIÓN CELULAR Los primeros animales se parecen a los gusanos. Su cuerpo, semejante a la clara de huevo, está compuesto por segmentos yuxtapuestos a lo largo del eje. Son capaces de desplazarse por reptación o con la ayuda de cilios vibrátiles, como los ciliados. Es la forma más simple de comportamiento animal. Son organismos que no poseen nervios, cerebro ni aparto sensorial, y, sin embargo, se nutren, poseen una boca y un ano, se retraen cuando los tocamos, se alejan de lo que no es comestible para ellos, reaccionan ante la luz intensa, las vibraciones y la temperatura. Pronto llegan los gusanos provistos de cabeza y cola. Parece increíble que los gusanos sean los precursores de los animales que conocemos hoy. No obstante estos gusanos no aparecieron de la noche a la mañana. Hubo que esperar mil millones de años para que las células eucariotas dieran nacimiento a los organismos multicelulares. Durante el Cámbrico, las células eucariotas, se volvieron solidarias: se organizaron y especializaron hasta producir organismos más grandes que ellas, estos pronto se dotaron de órganos diferenciados indispensables para asegurar las funciones de respiración, digestión, reproducción y evacuación de desechos. En el ser humano, todas las funciones que debe cumplir (locomoción, percepción, circulación, respiración, nutrición, etc.) son aseguradas por los órganos (músculos, nervios, corazón, pulmón, intestinos, etc.). Cada uno de estos órganos está constituido por células especializadas las cuales están asociadas formando tejidos y poseen sus propias características de forma, tamaño, estructura, que les confiere sus propiedades y permiten distinguirlas unas de otras. Por ejemplo: un nervio está constituido por un conjunto de células nerviosas, las neuronas, las que son especializadas en la transmisión de mensajes entre las células y, por lo tanto, entre los órganos. 8. Por qué razón se dice que las células que conforman los tejidos de los órganos son células especializadas? Apoya tu explicación con un ejemplo. Unidad de Aprendizaje Nº 10: El ser humano. De célula huevo a diferenciación celular. Actividad Cómo logra el cuerpo humano estar constituido de diferentes células si todas provienen de la misma célula: la célula huevo? 2. Recuerda lo que sabes sobre la reproducción y la fecundación. Describe qué es una célula huevo y qué contiene en su núcleo. 3. Cómo son las células sexuales en el ser humano? Describe un óvulo y un espermio. 27

28 4. Lee el siguiente texto: El ser humano es un organismo pluricelular El cuerpo humano, es un organismo pluricelular, como muchos otros animales, posee más de 200 tipos de células especializadas, las que asociadas en un gran número forman los tejidos y estos a su vez forman los órganos. Se le llama tejido al conjunto de células semejantes que aseguran una función. Diferentes tejidos pueden participar en la constitución de un órgano, una entidad anatómica que tiene una función definida y que se caracteriza por su forma y posición en el organismo. El cuerpo de un animal pluricelular puede ser comparado con una sociedad de células que funcionan en relación unas con otras y se comunican entre ellas gracias a una red de comunicaciones interconectadas que provee el sistema nervioso, el sistema hormonal y el sistema inmunitario. Sin estas complejas comunicaciones no sería posible la vida de un organismo completo. Aunque nacemos con ciertas células como las del sistema nervioso o las musculares, que pueden vivir cerca de 80 años o más, millones de células nacen cada día en el transcurso de la vida. Por ejemplo: - Los glóbulos rojos, duran 120 días, millones de ellos mueren cada día pero como su cantidad debe ser constante, nace cada día otro tanto a partir de la médula de los huesos. - Las células que cubren el intestino delgado viven cerca de 36 horas, millones de células mueren cada día y son reemplazadas. - Las células de la piel desaparecen cada día y son reemplazadas por células nuevas. Se hace una renovación completa de las células de la piel cada 30 días. El corazón, un músculo, el páncreas, y cualquier otro órgano o tejido están constituidos por millones de células asociadas entre ellas. Sin embargo, todas las células del cuerpo humano poseen la misma organización y funcionamiento base. El ser humano tiene alrededor de cantidad de células y todas ellas provienen de una sola célula: la célula huevo. En la fecundación es decir, en el encuentro de los gametos masculinos (espermatozoides) y femeninos (ovocitos), cada gameto aporta la información genética propia. La unión de estas dos informaciones constituye la información genética de la célula huevo, la que se encuentra en su núcleo y determina las características de un individuo. La información genética está constituida por pequeñas unidades situadas dentro de los cromosomas, estos son los genes. Un gen determina por lo tanto una característica y su transmisión hereditaria. Los genes están dispuestos de manera lineal y ocupan una posición determinada dentro del cromosoma. En la especie humana, se estiman genes y cada cromosoma contiene aproximadamente genes. 28

29 Actividad Cómo es la composición química de las células? 2. Las células cardiacas tienen la misma composición química que las células nerviosas? Explica. 3. Cuál crees que es la constitución química de los seres vivos? 4. Será diferente la constitución química de un ser humano, una oveja, una hierba o un maíz? 5. Analiza la figura siguiente y compara los constituyentes de cada organismo. Figura 10-1: Composición orgánica de diferentes seres vivos: oveja, hierba, ser humano y maíz 6. Cuál es la composición de cada uno de los organismos? Qué tipo de constituyentes presentan? 7. En qué se diferencia la constitución de estos organismos? 8. Si todos los organismos están formados por células, entonces cuáles son los constituyentes de éstas? 29

30 9. Lean y respondan: A pesar de la diversidad morfológica existente entre los seres vivos, hemos visto entre ellos una gran unidad estructural: la célula. Esencialmente una célula está compuesta por materia orgánica (compuestos carbonados) y materia inorgánica (sales minerales y agua). Observa la figura 10-2 y describe las moléculas orgánicas que ves dentro de una célula. Cómo se llaman? De qué elementos están hechas? Qué elementos comunes encuentras en las moléculas? Figura 10-2: Compuestos orgánicos de la célula Composición química de las células La célula contiene materia mineral que encuentra en el medio exterior. La sustancia más abundante de la célula viva es el agua, la que representa aproximadamente el 70% de la masa celular y constituye el medio en el cual se realizan las reacciones químicas necesarias para su funcionamiento y por lo tanto para la vida de la célula. Las sales minerales se encuentran en la célula como iones disociados que intervienen en las reacciones químicas. El agua y las sales minerales son provistos a la célula quien puede usarlo directamente. Ellos constituyen el medio en el cual se encuentran las moléculas orgánicas. La célula está constituida por moléculas orgánicas carbonadas, que son fundamentalmente las mismas para todos los organismos vivos. El conjunto de las moléculas orgánicas del ser vivo contienen átomos de carbono, de oxígeno y de nitrógeno y en menor cantidad por azufre y fósforo. El átomo de carbono puede formar 4 uniones covalentes con otras moléculas y permitir así la edificación de esqueletos carbonados. Las células están constituidas por un número restringido de pequeñas moléculas en base a carbono que son esencialmente las mismas para todas las especies vivientes. Estas son básicamente:- glucosa, ácidos grasos, amino ácidos y nucleótidos. Desde el ser 30

31 humano hasta una bacteria, tienen numerosas características comunes a nivel molecular. Estas pequeñas moléculas orgánicas, libres en solución, de una masa molecular que varía entre 100 y 1000 y que contienen cerca de 30 átomos de carbono, son moléculas a partir de las cuales se construyen todas las grandes moléculas llamadas macromoléculas y que constituyen la arquitectura de la vida celular. La actividad celular y su crecimiento descansan en el ensamblaje y degradación de la materia orgánica. La mantención y el desarrollo de la organización celular necesitan un aporte constante de materia indispensable para la construcción y la renovación de las estructuras celulares. Estas materias son utilizadas primero en el conjunto de reacciones químicas o metabolismo celular que no sólo sirven para fabricar moléculas orgánicas propias de cada célula sino también proporcionan energía necesaria para las reacciones de síntesis. El metabolismo celular requiere, tanto materia como energía. Todas las reacciones celulares desde la bacteria al ser humano, tienen las mismas necesidades: materia y energía. 31

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33 Proyecto 2: La Nutrición Introducción En esta Unidad tendrás la oportunidad de desarrollar un proyecto referido a Elaborar un diario sobre los secretos de una buena alimentación, durante el cual, podrás ir aplicando tus aprendizajes logrados durante el semestre. Te invitamos entonces a crear un diario, donde puedas incluir todos los temas que a ti te interesen, para comunicar al público los secretos de una buena alimentación. La idea es que este diario incluya temas relacionados con los conceptos más importantes de la alimentación, por ejemplo, cómo elaborar una dieta equilibrada para tu grupo familiar y otros temas como las recetas de la abuelita, enfermedades de origen alimenticio, noticias relacionadas con el tema y cualquiera otro que sea de tu interés. Unidad de Aprendizaje 1 Actividad 1.1: Qué sé sobre alimentación y nutrición? Piensa en las siguientes preguntas en relación a lo presentado por tu profesor o profesora y responde en tu cuaderno: 1. Explica lo que entiendes por alimentación. 2. Explica lo que entiendes por nutrición. 3. Qué aspectos crees que debes considerar para saber si una persona se está bien alimentando? 4. Elabora una lista de alimentos que consumas comúnmente. Presenta esta lista al curso. 5. Define algunos criterios para agrupar estos alimentos y clasifícalos. Comparte tu clasificación con el curso explicando los criterios que usaste. 6. Reúnete con tus compañeros en grupo y representa los alimentos que has clasificado en una pirámide que indique las cantidades de alimentos de los diferentes grupos que se deben consumir en una dieta sana, de acuerdo a la zona de la pirámide en la que se encuentran. Recuerda que a la base están los alimentos que más deben consumirse, y en la cúspide de la pirámide aquellos que deben consumirse de manera ocasional y moderada. 7. Dibujen la pirámide en un papelógrafo. Prepárense para compartirla con el resto del curso. 33

34 8. La siguiente es una pirámide de alimentos elaborada en base a las recomendaciones que existe para una dieta equilibrada. Fíjate en el orden y tipo de los alimentos en la pirámide alimentaria Se parecen a los que tú y tu grupo determinaron? 9. Elabora en tu cuaderno un menú para el día, utilizando lo que has aprendido en clases. 34

35 10. Otra forma de representar los alimentos es su clasificación por grupos en un gráfico circular. Se usa el mismo criterio de agrupación utilizado para hacer la pirámide. - Cómo se representan aquí las cantidades de alimentos que deben ingerir?, coincide con la representación piramidal? Unidad de Aprendizaje 2 Actividad Piensa y responde en grupo: Qué aportan los diferentes tipos de nutrientes al organismo? Los lípidos sirven para lo mismo que sirven los hidratos de carbono? Y para lo mismo que sirven las proteínas? 2. Presenta y argumenta tus respuestas en un plenario. 35

36 3. Lee el texto que presenta a continuación: Alimentación y nutrición. Se llama alimentación al acto de proporcionar al cuerpo alimentos e ingerirlos. Es un proceso consciente y voluntario, y por lo tanto está en nuestras manos modificarlo. Se entiende por nutrición el conjunto de procesos fisiológicos por los cuales el organismo recibe, transforma y utiliza las sustancias químicas contenidas en los alimentos (los nutrientes). Es un proceso involuntario e inconsciente que depende de procesos corporales como la digestión, la absorción y el transporte de los nutrientes de los alimentos hasta los tejidos. Las múltiples combinaciones en que la naturaleza ofrece los diferentes nutrientes nos dan una amplia variedad de alimentos que el ser humano puede consumir. Existen diferentes clasificaciones de los nutrientes. Una de las clasificaciones usada está construida en base al criterio de la cantidad en que se encuentran en los alimentos. De acuerdo con esto se tienen: Los macronutrientes son los que ocupan la mayor proporción de los alimentos y los micronutrientes sólo están presentes en pequeñísimas proporciones. Los macronutrientes son las proteínas, glúcidos (o hidratos de carbono) y lípidos (o grasas). También se podría incluir a la fibra y al agua, que están presentes en cantidades considerables en la mayoría de los alimentos, pero como no aportan calorías no suelen considerarse nutrientes. Entre los micronutrientes se encuentran las vitaminas y los minerales, son imprescindibles para el mantenimiento de la vida, a pesar de que las cantidades que necesitamos se miden en milésimas, o incluso millonésimas de gramo. Otra clasificación de los nutrientes se establece de acuerdo con la función que cumplen en el metabolismo. Un primer grupo lo forman aquellos compuestos que se usan normalmente como combustible celular: los nutrientes energéticos y prácticamente coinciden con el grupo de los macronutrientes. De ellos se obtiene energía al oxidarlos (quemarlos) en el interior de las células con el oxígeno que transporta la sangre. Un segundo grupo está formado por los nutrientes que utilizamos para construir y regenerar nuestro propio cuerpo: los nutrientes estructurales y pertenecen, la mayor parte, al grupo de las proteínas, aunque también se utilizan pequeñas cantidades de otros tipos de nutrientes. Un tercer grupo se compone de todos aquellos nutrientes cuya función es facilitar y controlar las funciones bioquímicas que tienen lugar en el interior de los seres vivos, estos son las vitaminas y los minerales, de los que se dice que tienen funciones de regulación o de equilibrio. Por último, habría que considerar al agua que actúa como disolvente de otras sustancias, participa en las reacciones químicas más vitales y, además, es el medio de eliminación de los productos de desecho del organismo. Todos los macronutrientes pueden tener una función energética y por lo tanto un aporte calórico, sin embargo, los nutrientes que el cuerpo normalmente utiliza como fuente de energía, son en primer lugar los hidratos de carbono y luego, los lípidos. Aunque las proteínas tienen un valor energético, el organismo sólo las utiliza como fuente energética en casos extremos, cuando ya no tiene reservas de hidratos de carbono y grasas. Los alimentos ricos en grasa tienen un contenido energético mucho mayor que los formados por glúcidos. De hecho, toda la energía que acumulamos en el organismo como reserva a largo plazo se almacena en forma de grasas. 36