TEMA 3.- FORMAS DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS. LOS TEJIDOS VEGETALES Y ANIMALES

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1 TEMA 3.- FORMAS DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS. LOS TEJIDOS VEGETALES Y ANIMALES ÍNDICE: 1.- ORGANSISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES La diferenciación celular. 2.- FUNCIONES BÁSICAS DE LOS ORGANISMOS Diversidad en la nutrición Funciones de relación Diversidad en la reproducción. 3.- LOS TEJIDOS VEGETALES Los tejidos meristemáticos Los tejidos adultos 4.- LOS MODELOS DE ORGANIZACIÓN Órganos vegetales 5.- LOS TEJIDOS ANIMALES Los tejidos epiteliales o epitelios Los tejidos conectivos Los tejidos musculares El tejido nervioso 6.- ÓRGANOS, SISTEMAS Y APARATOS EN ANIMALES Sistemas Aparatos

2 1.- Organismos unicelulares y pluricelulares. Todos los seres vivos están formados por células. Estas pueden ser de dos tipos: procariotas o eucariotas; así, los seres vivos se clasifican en dos grandes grupos según estén formados por uno u otro tipo de células: Organismos procariotas: son siempre unicelulares (están formados por una sola célula) y constituyen el variadísimo grupo de las bacterias. Organismos eucariotas: pueden ser unicelulares, como los protozoos, o pluricelulares (formados por muchas células). Algunos organismos eucariotas unicelulares viven unidos formando colonias; estas se caracterizan porque sus individuos son independientes, es decir, cada uno trabaja para sí mismo y, si se separa del grupo, puede originar una nueva colonia. Existen colonias más evolucionadas, como las algas del género Volvox, en las que existe cierto reparto de las funciones entre las células (por ejemplo, células especializadas en la reproducción). Estas colonias se consideran formas intermedias entre los organismos unicelulares y los pluricelulares. Los seres vivos pluricelulares son los más complejos. Están formados por muchas células especializadas en la realización de determinadas funciones. Se caracterizan porque sus células no pueden vivir de forma independiente, sino que se organizan en sucesivos niveles, tejidos y órganos para formar el organismo; así, las células de un tejido, al especializarse en una función, pierden la capacidad de realizar otras y solo sobreviven formando parte de un todo coordinado. Cuanto más complejo es un organismo, mayor es la especialización de sus células; y cuanto más especializadas están las células en una función, más eficazmente la llevarán a cabo, lo que refleja la adaptación de los organismos frente a los cambios producidos en el medio, es decir, su evolución. Por ejemplo, un organismo con un sistema nervioso más especializado puede captar antes una señal de peligro, de modo que tendrá más tiempo para reaccionar y, por tanto, más posibilidades de sobrevivir. Este proceso de especialización de las células se denomina diferenciación celular La diferenciación celular La diferenciación celular es el proceso de especialización de las células para la realización de una función determinada. Los organismos pluricelulares se forman a partir de una célula inicial, el cigoto, que se divide mediante mitosis sucesivas. En las primeras divisiones se forman células totipotentes, pero, en etapas tempranas del desarrollo las células que se originan se especializan en una función, y dan lugar a distintos grupos celulares (células nerviosas, musculares, etc.). Las células que forman un organismo pluricelular contienen la misma información genética ya que todas provienen del cigoto. Pero, cuando las células se diferencian, en cada tipo celular se expresan o traducen determinados genes. Se forman así ciertas proteínas, que son las responsables de que 2

3 las células diferenciadas presenten características metabólicas y estructurales acordes con la función o trabajo que van a desempeñar. Las células especializadas en una misma función se agrupan para formar tejidos; a su vez, distintos tejidos forman un órgano, y los órganos que colaboran entre sí para desempeñar una función constituyen los aparatos y sistemas. Según Bernat Seria, investigador en células madre o troncales stem cells, se puede definir una célula madre por tres características principales: 1) puede dividirse dando lugar a nuevas copias de sí misma, 2) puede diferenciarse bajo ciertas condiciones fisiológicas o experimentales hacia otros tipos y linajes celulares, y 3) puede acabar colonizando y originando nuevos tejidos y órganos. 2.- Funciones básicas de los organismos En nuestro planeta vive una gran diversidad de seres vivos que ocupan lugares muy distintos (climas fríos o cálidos, aguas dulces o saladas, anclados al suelo o de vida libre). Todos los seres vivos son capaces de realizar las funciones vitales que caracterizan la vida: nutrición, relación y reproducción. Sin embargo, a lo largo de la evolución los organismos se han ido adaptando al medio en el que viven, de modo que han seguido distintas estrategias para realizar sus funciones vitales Diversidad en la nutrición La función de nutrición es el proceso por el cual los seres vivos obtienen la materia y la energía que necesitan para formar sus propias estructuras y realizar sus funciones vitales. Hay dos tipos básicos de nutrición, autótrofa y heterótrofa. Entre ellos se establecen las relaciones alimentarias o tróficas, que describen quién se alimenta de quién. Los organismos autótrofos son aquellos que fabrican su propio alimento, ya que forman materia orgánica a partir de inorgánica. Por esta razón se denominan productores. Los organismos heterótrofos se alimentan de materia orgánica ya elaborada, puesto que ellos no la pueden sintetizar. Se clasifican principalmente en dos grupos: consumidores y descomponedores. Los consumidores, a su vez, pueden alimentarse de los productores (los herbívoros) o de otros consumidores (los carnívoros). Los descomponedores se alimentan de la materia orgánica muerta de productores y consumidores y la transforman en materia inorgánica que podrá ser utilizada de nuevo por los productores Funciones de relación Mediante la función de relación los organismos captan estímulos del exterior (como la luz), en el caso de los pluricelulares también de su interior (por ejemplo, el dolor o la sensación de hambre), y responden frente a ellos elaborando una respuesta. 3

4 Los organismos pluricelulares necesitan que sus células actúen de forma coordinada para que su organismo funcione como un todo y elabore una respuesta adecuada frente a un determinado estímulo. Para ello, a lo largo de la evolución, han desarrollado sistemas de comunicación y de coordinación entre sus células. Estos sistemas son el endocrino y el nervioso, especialmente desarrollados en los organismos más complejos Diversidad en la reproducción Mediante la reproducción los organismos forman nuevos seres iguales o semejantes a sus progenitores, asegurando así la perpetuación de las especies. La reproducción puede ser de dos tipos: asexual y sexual. Reproducción asexual Mediante la reproducción asexual o vegetativa un único individuo da lugar a nuevos organismos por mitosis, de modo que descendiente y progenitor son genéticamente idénticos, es decir, son clones. En organismos unicelulares hay diferentes mecanismos de reproducción asexual: Bipartición: los organismos se dividen mediante un típico proceso de mitosis y dan lugar a dos nuevos individuos que presentan el mismo tamaño. Así se reproducen las amebas. Gemación: se forman células hijas de distinto tamaño debido a que, durante la mitosis, se forma una yema o evaginación en el organismo progenitor hacia el que migra uno de los núcleos. Así, cuando esta yema se separa, se forman dos células, una mayor que otra. La gemación es típica de las levaduras. División múltiple: se forman varias células hijas. Para ello, el núcleo de la célula madre se divide varias veces sin que lo haga el citoplasma. Finalmente, la célula madre se divide liberándose todas las células hijas. Se da en algunas algas unicelulares y en ciertos protozoos. Fig. Mecanismos de reproducción asexual en organismos unicelulares. Los animales y los vegetales también pueden reproducirse asexualmente. La reproducción asexual tiene la ventaja de que es un proceso rápido, sencillo y muy rentable, ya que a partir de un solo individuo se originan numerosos descendientes. Reproducción sexual Para que se produzca la reproducción sexual tiene que darse una división meiótica, lo que genera células haploides denominadas gametos. La fecundación consiste en la unión de los gametos, 4

5 procedentes generalmente de dos progenitores, que al unirse dan lugar a una célula diploide, el cigoto, y que tras varias multiplicaciones mitóticas generará un nuevo organismo. Este tipo de reproducción requiere mucha energía (para la formación de los gametos), es más lento y produce menor número de descendientes que la reproducción asexual. Sin embargo, incrementa la variabilidad genética de los organismos al llevar genes procedentes de individuos distintos, lo que supone una clara ventaja evolutiva: las nuevas combinaciones de genes pueden dar lugar a la aparición de nuevos rasgos que permitan a determinados organismos adaptarse y sobrevivir mejor a cambios del medio, es decir, favorece la adaptación, efecto de la evolución por selección natural. Los gametos son de dos tipos, masculinos y femeninos, lo que determina el sexo de los organismos. Los organismos con sexos separados se llaman unisexuales, en el caso de animales, o dioicos, en el caso de plantas. Los organismos en los que un mismo individuo puede formar gametos de dos tipos se denominan hermafroditas o monoicos. La mayoría de plantas tienen flores hermafroditas, aunque hay plantas hermafroditas con flores unisexuales (masculinas y femeninas por separado) pero en un solo pie de planta (monoicas). Los gametos, al ser haploides, se forman mediante meiosis. Según en qué momento de la vida de un organismo se produce esta, los seres vivos presentan distintos ciclos biológicos. Las células haploides tienen una copia de cada cromosoma y se designan como n. Las células diploides tienen dos copias de cada cromosoma y se designan como 2n. 3.- Estructuras básicas en los organismos pluricelulares La histología es la ciencia que estudia los tejidos. Como se ha indicado anteriormente, muchos organismos pluricelulares están formados por células diferenciadas que se organizan para formar tejidos, órganos y aparatos o sistemas. Los sistemas o aparatos que funcionan de manera conjunta y coordinada constituyen un organismo pluricelular capaz de realizar las funciones vitales. Las plantas y los animales son los únicos seres vivos que presentan verdaderos tejidos y órganos, cuyas principales características se estudian a continuación Los tejidos vegetales Las plantas son seres autótrofos que han evolucionado a partir de algas unicelulares. Estos primeros organismos vivían en el mar, del que tomaban los nutrientes necesarios. Con el paso del tiempo, las plantas colonizaron el medio terrestre, pero para sobrevivir en él, tuvieron que adaptar sus estructuras primitivas. Al pasar de un medio acuático a uno aéreo necesitaban elementos que las mantuvieran erguidas y que las protegieran de la desecación, y mecanismos adecuados para 5

6 nutrirse y reproducirse. El desarrollo de estas estructuras fue posible gracias a la diferenciación celular y a su agrupación en tejidos y órganos. Los tejidos vegetales son los que tienen las cormófitas, es decir, las plantas que presentan una organización corporal de tipo cormo, con órganos especializados (raíz, tallo, hojas, etc.). Son de dos tipos: los tejidos embrionarios o meristemáticos y los tejidos adultos Los tejidos meristemáticos También llamados meristemos, proceden de las células del embrión. Sus células conservan su capacidad de división y de diferenciación durante toda la vida de la planta y permiten que esta crezca de manera continua. A partir de ellos, se originan los demás tejidos de la planta. Las células meristemáticas son pequeñas, su pared celular es muy delgada, tienen el núcleo grande, pocas vacuolas, y se disponen de forma compacta sin dejar espacios intercelulares. Al dividirse, originan dos tipos de células; unas no se diferencian, y siguen formando parte de meristemos; otras sí sufren diferenciación, y dan lugar a los distintos tipos celulares que constituyen los tejidos adultos de la planta. Hay dos tipos de meristemos: Los primarios, procedentes de células embrionarias no diferenciadas. Los secundarios, formados por células adultas que recuperan su carácter meristemático. Se distinguen dos tipos: el cambium y el felógeno. Meristemos y crecimiento en las plantas Excepto las hierbas anuales, las plantas presentan dos tipos de crecimiento: el primario (propio de las plantas jóvenes y de los brotes) y el secundario (propio de los partes más viejas de las plantas). Cada uno se debe a la actividad de un tipo de meristemo: Meristemos primarios. Su proliferación produce el crecimiento primario o en longitud de la planta, así como la formación de tejidos adultos primarios, como el floema y el xilema primarios. Los más importantes son los apicales, que se localizan en los ápices de los tallos, las raíces y en los de las ramificaciones de ambas. Meristemos secundarios. Forman una capa cilíndrica en el interior de los tallos y de las raíces más viejas. Sus células proliferan en sentido lateral, lo que produce el crecimiento secundario o en grosor de la planta. Existen dos tipos: El cambium. Se sitúa más internamente y forma los tejidos conductores secundarios: hacia el centro, e xilema secundario; hacia fuera, floema secundario. El felógeno. Se sitúa más al exterior y origina, hacia fuera, tejido suberoso; y hacia dentro, parénquima cortical. 6

7 Los tejidos adultos Se forman por división y diferenciación de las células de los tejidos embrionarios. Según su función, hay tejidos parenquimáticos, protectores, de sostén, conductores y secretores. Los tejidos parenquimáticos También llamados parénquimas o tejidos fundamentales, son los tejidos más abundantes de la planta. Se sitúan entre los demás tejidos, rellenando los espacios, y desempeñan diferentes funciones. Están formados por células vivas poco diferenciadas, que presentan una gran diversidad de formas (prismáticas, poliédricas, esféricas, etc.), y que suelen dejar espacios intercelulares. Tienen paredes celulares delgadas y celulósicas. Poseen plastos y una gran vacuola central. Según la función que realizan, se diferencian distintos tipos: Parénquima clorofílico: Realiza la fotosíntesis, por lo que sus células tienen abundantes cloroplastos. Se localizan en los tallos verdes y, sobre todo, en el interior (mesófilo) de las hojas, donde se diferencian dos variedades: parénquima en empalizada y parénquima lagunar. Parénquima de reserva: Almacena sustancias de reserva de diferentes tipos (especialmente almidón). Se localiza en distintos órganos (tubérculos, raíces carnosas, semillas, etc). Parénquima acuífero: Almacena agua. Se desarrolla en tallos y hojas de plantas de climas secos, como los cactus (plantas xerofíticas). Parénquima aerífero: Sus células forman tabiques que delimitan grandes espacios intercelulares donde se acumula aire. Es típico de algunas plantas acuáticas, en las que favorece el intercambio de gases. Parénquima vascular: Acompaña a los tejidos conductores. Los tejidos protectores Los tejidos protectores recubren la superficie externa de la planta y la protegen de la desecación y de la acción de los agentes externos. Algunos también separan internamente unos tejidos de otros. Los más importantes son la epidermis, la endodermis y el súber. La epidermis o tejido epidérmico: Recubre las partes jóvenes de la planta (hojas, tallos, raíces, etc). Suele estar formada por una sola capa de células vivas, aplanadas, que se disponen unas al lado de las otras sin dejar espacios intercelulares. Estas células carecen de cloroplastos, y las paredes celulares son delgadas. En las hojas y los tallos (no en las raíces), la pared externa de las células epidérmicas está recubierta por una fina capa transparente denominada cutícula, formada por una sustancia 7

8 lipídica llamada cutina, que es impermeable al agua y a los gases. Sobre la cutícula se depositan ceras que la hacen aún más impermeable. La epidermis proporciona protección frente a los agentes externos y regula el intercambio de gases y de agua, que tiene lugar a través de estructuras especializadas, como los estomas y los pelos radiculares. Los estomas están formados por dos células con forma de riñón que poseen gran cantidad de cloroplastos, llamadas células oclusivas. Estas se disponen simétricamente dejando una abertura entre ellas: el ostiolo. En función de las condiciones externas, las células oclusivas abren o cierran el ostiolo; se regula así la transpiración y el intercambio de gases con la atmósfera. Los estomas aparecen sobre todo en las hojas, intercalados entre las células epidérmicas, y nunca en las raíces, donde no son necesarios. Además podemos encontrar otras formaciones, como son los pelos o tricomas. Estos se forman por alargamiento o proliferación de las células epidérmicas. Pueden ser uni o pluricelulares y tener formas diversas. Sirven para filtrar el exceso de luz, amortiguar las variaciones de temperatura, proporcionar sujeción, segregar diferentes sustancias, etc. La endodermis: Se localiza principalmente en el interior de la raíz, donde separa los haces vasculares del parénquima situado bajo la corteza. Está formada por una única capa de células vivas, cuyas paredes radiales y horizontales están recubiertas por lignina y suberina que las impermeabiliza, formando la denominada banda de Caspary. La función de esta estructura es regular la entrada de agua e iones desde el exterior a los tejidos conductores, ya que obliga a que el agua y las sales absorbidas por los pelos radicales de la corteza pasen a través del citoplasma de las células endodérmicas. El súber o corcho o tejido suberoso: Es una cubierta protectora que sustituye a la epidermis en las partes de la planta que tienen crecimiento secundario. Se desarrolla a partir del felógeno y está formado por varias capas de células muertas, llenas de aire y dispuestas sin dejar espacios intercelulares. Las células mueren porque en sus paredes se deposita suberina, una sustancia lipídica que las impermeabiliza y las aísla del medio. La superficie aislante creada por el súber está salpicada de lenticelas, que son poros o grietas lenticulares llenas de células parenquimáticas vivas que se disponen desordenadamente, dejando entre ellas numerosos espacios por los que circula el aire. Así, se comunican los tejidos internos con el exterior y es posible el intercambio gaseoso y la transpiración. Los tejidos de sostén Los tejidos de sostén proporcionan resistencia mecánica a las distintas partes de la planta. Por eso están formados por células que tienen las paredes muy gruesas. Los hay de dos tipos: el colénquima y el esclerénquima. El colénquima: Aparecen en las partes jóvenes de las plantas leñosas y en las plantas herbáceas. Está formado por células vivas, prismáticas o alargadas, con cloroplastos y con las 8

9 paredes celulares engrosadas debido al depósito de capas de celulosa que se disponen por toda su superficie o solo por algunas zonas. En función de la localización de estos engrosamientos, se diferencian tres tipos de colénquima: angular, anular y lagunar. El esclerénquima: Se localiza en los órganos adultos que ya no crecen. Sus células en estado adulto están muertas, tienen las paredes muy engrosadas y duras porque suelen estar lignificadas (contiene lignina, que proporciona rigidez y dureza a los tejidos, y además, impermeabiliza). Esto hace que sea más resistente que el colénquima. Las células del esclerénquima pueden ser de dos tipos: esclereidas, que tienen formas diversas, y fibras, que son alargadas. Esclereidas o células pétreas: son redondeadas. Aparecen aisladas, como en la pulpa de frutos o formando capas, como en los huesos y cáscaras de los frutos. Fibras: son alargadas y de longitud muy variable. Aparecen en todos los órganos de la planta. También aparecen, dispuestas en filas, asociadas al xilema y al floema (tejidos conductores), en cuyo caso se denominan fibras del xilema o fibras del floema. Los tejidos conductores Los tejidos conductores están formados por células muy especializadas que se disponen en hilera, a modo de finísimas tuberías y constituyen el sistema vascular, que se encarga de transportar la savia (una disolución de sustancias nutritivas) por el interior de la planta y de hacerla llegar a todas sus partes. Los tejidos vasculares son el xilema y el floema. Xilema: También llamado tejido leñoso, se encarga de transportar la savia bruta (agua y sales minerales disueltas) desde la raíz hasta las hojas y los tallos verdes, donde se realiza la fotosíntesis. Hay un xilema primario, que se forma durante el crecimiento primario a partir del meristemo apical; y un xilema secundario, originado en el crecimiento secundario a partir del cambium. Las células que componen el xilema son de dos tipos: elementos vasculares, que se encargan del transporte, y elementos no vasculares, con otras funciones. Elementos vasculares: Son células con las paredes laterales reforzadas por depósitos de lignina en forma de anillos, espirales o retículos. Cuando completan su desarrollo, mueren, y únicamente quedan sus paredes. Son de dos tipos: tráqueas y traqueidas. Tráqueas: Son cilíndricas y se disponen en fila, formando los vasos leñosos. Sus tabiques transversales están perforados o faltan. Forman vasos continuos muy eficaces en la conducción. Traqueidas: Son largas y delgadas, con los extremos puntiagudos. Sus tabiques transversales son oblicuos y no están perforados, sino provistos de punteaduras (zonas donde la pared es muy fina). Forman vasos menos eficaces que las tráqueas en la conducción. Elementos no vasculares: Son el parénquima del xilema y las fibras del xilema. Sus células realizan intercambios con los elementos vasculares y proporcionan sostén. 9

10 Floema: También se denomina tejido liberiano. Se encarga de transportar la savia elaborada (que es una solución acuosa de sustancias orgánicas obtenidas en la fotosíntesis) desde las hojas y los tallos verdes a las demás partes de la planta. Existe un floema primario, que se forma durante el crecimiento primario a partir del meristemo apical; y un floema secundario, originado durante el crecimiento secundario a partir del cambium. Ambos están formados por elementos vasculares, que se encargan del transporte, y por elementos no vasculares, que tienen otras funciones. Elementos vasculares. Son de dos tipos: Tubos cribosos. Están formados por células cilíndricas dispuestas en fila que permanecen vivas, aunque pierden orgánulos y el núcleo. Sus tabiques, llamados placas cribosas, están engrosados y perforados. Células cribosas. Son similares a las de los tubos cribosos, pero más largas y delgadas, con menos perforaciones y los tabiques transversales más oblicuos. Elementos no vasculares. Se sitúan entre los vasos del floema. Son de tres tipos: las células acompañantes, que se asocian mediante plasmodesmos con los elementos del tubo y controlan su metabolismo; el parénquima del floema, que almacena sustancias de reserva, y las fibras del floema, que proporcionan sostén. Los tejidos secretores Las células de los tejidos secretores elaboran diferentes sustancias, bien de desecho (excreción), bien útiles (secreción), que son expulsadas al exterior o se acumulan en el interior de la planta. Pueden ser externos e internos. Los externos están en la epidermis y expulsan sustancias al exterior. Entre ellos destacamos: Los nectarios de las flores expulsan néctar que atrae a los insectos polinizadores. Los hidatodos, situados en el ápice de las hojas, secretan agua por un proceso que se denomina gutación. Los pelos urticantes, como los que tienen las ortigas, secretan unas sustancias irritantes que provocan, por contacto, inflamaciones en los animales. Los internos se localizan en el interior de la planta; los productos que elaboran se acumulan en el interior de las células o en los espacios intercelulares. Entre ellos destacamos: Los tubos laticíferos formados por una sola célula viva plurinuclear, alargada, ramificada y extendida por toda la planta o por varias células cuyas membranas transversales están perforadas o reabsorbidas. En su interior acumulan un líquido blanquecino llamado látex. Una de las aplicaciones del látex es la obtención de caucho. El caucho es un hidrocarburo muy utilizado para fabricar neumáticos, chupetes, preservativos, colchones, juguetes, etc. La principal especie vegetal productora de caucho es el árbol Hevea brasiliensis. Sin embargo, 10

11 en la actualidad, entre un 65-70% del caucho que se utiliza es sintético y se fabrica a partir de derivados del petróleo. Otras especies producen un tipo de látex muy útil para la obtención de medicamentos. Por ejemplo, del látex de la adormidera (Papaver somniferum) se obtiene una serie de derivados que reciben el nombre de opiáceos, como la morfina, utilizada para paliar el dolor en enfermos de cáncer, o la codeína, que se utiliza como analgésico. Los canales resiníferos son cavidades alargadas que acumulan en su interior resina, cuya misión es defender a la planta frente a insectos fitófagos y hongos. Están presentes en muchas coníferas. 4.- LOS MODELOS DE ORGANIZACIÓN Las plantas presentan dos tipos de organización, según el grado de complejidad que alcanzan sus tejidos y, por tanto, sus órganos: Talofítica. Las células que forman el organismo son muy similares y no están organizadas en tejidos, aunque entre ellas puede existir especialización celular y división de trabajo. No tienen órganos. Las algas, los hongos y los líquenes presentan organización talofítica. Cormofítica. Es una organización en la que las células se agrupan en auténticos tejidos, que se asocian formando órganos especializados en una función determinada. Las pteridofitas y espermatofitas tienen organización cormofítica. Las plantas briofitas (musgos) no presentan tejidos conductores, y no tienen raíz, tallo ni hojas verdaderas, aunque sí estructuras parecidas. Su organización se considera intermedia entre talo y cormo, y se denomina protocormofítica Órganos vegetales Los tejidos vegetales se agrupan formando estructuras diferenciadas: raíz, tallo y hojas, que se denominan órganos vegetales porque están especializados en unas funciones determinadas. La flor es otro órgano que solo aparece en determinado tipo de plantas y se encarga de la función de reproducción. La raíz Es la parte de la planta encargada de la absorción de agua y de sales minerales, de la fijación de la planta al suelo y, en algunos vegetales, como la zanahoria o la remolacha, del almacenamiento de sustancias de reserva. Por lo general, es un órgano subterráneo. En cuanto a su morfología, la raíz se divide en: zona de crecimiento, formada por el meristemo primario y en cuya punta se localiza la cofia o pilorriza (cápsula que protege a las células meristemáticas), zona de los pelos absorbentes, por donde se absorben el agua y sales minerales, y la 11

12 zona de ramificación, donde surgen las raíces secundarias o ramificaciones. La disposición que adquieren los tejidos dentro de la raíz, es decir, su estructura interna, puede ser de dos tipos: Estructura primaria: aparece en raíces de menos de un año. En un corte transversal de una raíz, se observan, del exterior al interior, las siguientes capas: - Epidermis: se llama rizodermis y tiene pelos absorbentes, necesarios para la absorción de agua y sales minerales. - Córtex: formado por parénquima y, en alguna plantas, también esclerénquima. Entre el córtex y el cilindro central se encuentra la endodermis. - Cilindro central: formado por el periciclo y el cilindro vascular. El periciclo es una capa de células parenquimáticas con actividad meristemática. El cilindro vascular contiene los tejidos conductores, xilema y floema, que se disponen de la siguiente forma: el xilema se sitúa en el centro y se extiende hacia la corteza formando una estrella, mientras que el floema ocupa los huecos entre los brazos de la estrella. Estructura secundaria: aparece en raíces de más de un año que crecen en grosor debido al cambium vascular, que forma nuevos tejidos conductores, y al felógeno, que origina súber hacia el exterior de la raíz y nuevo córtex hacía el interior. El tallo El tallo actúa como soporte de las partes aéreas del vegetal (hojas, flores, frutos) y transporta nutrientes (savia bruta y savia elaborada) de una zona a otra de la planta. En algunos vegetales sirve como almacén de sustancias de reserva. En cuanto a su morfología, se distinguen las siguientes partes: la yema apical, formada por el meristemo primario (responsable del crecimiento en longitud); los nudos, zonas de unión de las hojas al tallo; los entrenudos, localizados entre dos nudos; y las yemas axilares, tejido meristemático situado en los nudos y que va a originar las ramas. 12

13 La disposición de los tejidos forma, como en la raíz, la estructura interna, que puede ser: Estructura primaria: la presentan plantas con menos de un año de vida. Se distinguen las siguientes capas: - Epidermis: es la capa más externa. - Córtex: formado por tejidos parenquimático y de sostén. No tiene endodermis, por lo que su límite con el cilindro vascular está menos marcado que en la raíz. - Cilindro vascular: formado por el sistema vascular y la médula. El sistema vascular está formado por los vasos conductores, que en una sección transversal se disponen como los radios de una rueda, extendiéndose desde el córtex, pero sin llegar a alcanzar el centro del cilindro. En cada uno de estos radios hay vasos leñosos y liberianos, estos últimos situados siempre hacia el exterior. El centro del cilindro y el espacio que queda entre los vasos conductores es la médula, formada por parénquima medular. En la raíz no hay médula porque la disposición de los vasos conductores es distinta a la del tallo. Fig. Disposición de los tejidos en un tallo con estructura primaria. Estructura secundaria: se forma a partir del primer año de vida por acción del cambium y del felógeno. El felógeno forma nuevas capas de córtex hacia el interior y súber o corcho hacia el exterior. Esta capa de súber se denomina peridermis o corteza. El cambium forma nuevos vasos: xilema hacia el interior y floema hacia el exterior. Durante el crecimiento el floema nuevo empuja hacia fuera al floema viejo y el xilema nuevo empuja al viejo hacia el interior. En las plantas que viven en climas templados, el crecimiento del xilema no es continuo a lo largo del año. Solo crece en primavera, formando células grandes, y en otoño, células más pequeñas. Debido a la diferencia de tamaño entre las células del último otoño y de la nueva primavera se observan, si se hace un corte transversal a un tallo, unos anillos llamados de crecimiento, excepto en plantas de clima tropical, en las que el crecimiento del xilema es continuo y uniforme todo el año. El xilema secundario se desarrolla mucho más que el floema secundario. El xilema constituye la madera, mientras que el floema forma parte de la corteza. Fig. Corte transversal de un tallo leñoso, donde se aprecian los anillos de crecimiento. 13

14 La hoja Las principales funciones de la hoja son: realizar la fotosíntesis, controlar el intercambio de gases y regular la transpiración. Las partes de una hoja son: el limbo, el peciolo y la base o vaina (zona por donde se fija al tallo). Las caras superior e inferior del limbo se denominan haz y envés respectivamente. A través del peciolo penetran en la hoja los vasos del xilema y del floema que se ramifican en el limbo constituyendo los nervios. La estructura interna de una hoja consta de las siguientes partes: - Epidermis: forma la capa más externa. Hay una epidermis superior, en el haz, y una inferior, en el envés. Ambas capas de epidermis se diferencian en la cantidad de estomas, que son más numerosos en la inferior, y en la capa de cutícula, que es más gruesa en la epidermis superior. - Mesófilo: se encuentra debajo de la epidermis. Está formado por parénquima en empalizada y parénquima lagunar. El parénquima en empalizada se localiza debajo de la epidermis superior y el lagunar ocupa el resto del mesófilo hasta contactar con la epidermis inferior. - Sistema vascular: está formado por el xilema y el floema, que, como se ha indicado anteriormente, constituyen los nervios. Fig. Morfología y estructura interna de una 5.- LOS TEJIDOS ANIMALES Salvo unos pocos grupos muy simples (como las esponjas), todos los animales presentan verdaderos tejidos, que pueden agruparse en cuatro tipos: epiteliales, conectivos, musculares y nervioso Los tejidos epiteliales o epitelios Están formados por células planas, cúbicas o cilíndricas, poco modificadas y de vida corta (se renuevan constantemente), que se disponen muy unidas entre sí, sin dejar espacios intercelulares. Atendiendo a su función, los epitelios pueden ser de revestimiento o glandulares. Los epitelios de revestimiento Forman una lámina continua que recubre la superficie externa del cuerpo y las cavidades de los órganos huecos, y se apoyan sobre una capa de tejido conjuntivo denominada membrana basal. Carecen de vasos sanguíneos y se nutren por difusión de los nutrientes desde los vasos del tejido conjuntivo subyacente. Tienen función protectora y algunos intervienen en la absorción de diversas sustancias. 14

15 Según la morfología y la disposición de sus células tenemos los siguientes tipos de epitelios: Epitelios monoestratificados: Están formados por una sola capa de células, según su forma hay varios tipos: Plano. Sus células son planas. Forma el endotelio que tapizan los vasos sanguíneos, los alvéolos, etc. Cúbico. Sus células son cúbicas. Tapiza las paredes del ovario, los túbulos colectores, etc. Cilíndrico. Sus células son prismáticas. Recubre la luz del intestino delgado e interviene en la absorción de los productos de la digestión. Sus células presentan microvellosidades para aumentar la superficie de la membrana y facilitar la absorción; entre ellas hay otras caliciformes secretoras de mucus. Se localiza en el intestino, en el estómago y en la vesícula biliar. Epitelios pluriestratificados: Están formados por dos o más capas de células. Según la forma de las más externas se diferencian varios tipos: Plano. Las células superficiales son planas. En algunos casos, como en la epidermis, las células de las capas superiores se queratinizan y mueren (estrato córneo), en otros casos, (la boca, el esófago, la vagina, etc), el estrato córneo falta. Cúbico. Aparece en la conjuntiva y en los conductos de las glándulas mamarias. Epitelio cilíndrico pseudoestratificado: Parece que está formado por varias capas de células (los núcleos se observan a diferentes alturas), si bien, en realidad, es un epitelio simple cilíndrico en el que todas las células contactan con la membrana basal, aunque no todas llegan a la superficie. Con frecuencia, tiene células ciliadas y, entre ellas, hay células caliciformes secretoras de mucus. Se localiza en las vías respiratorias (la tráquea, los bronquios, etc.) Los epitelios glandulares Son una variedad del tejido epitelial, cuyas células se han especializado en la secreción de sustancias de distinta naturaleza y con distintas finalidades. Forman parte de las glándulas, que son unos órganos generalmente pluricelulares (aunque también se considera glándula a las células caliciformes de algunos epitelios). En función de dónde vierten los productos que elaboran, hay tres tipos de glándulas: Exocrinas. Tienen un conducto secretor por el que vierten sus productos al exterior, o al interior de cavidades que comunican con el exterior. Un ejemplo es la glándula sudorípara. Endocrinas. Carecen de conducto secretor y vierten los productos que elaboran, las hormonas, directamente a la sangre, por ejemplo, el tiroides. Mixtas. Tienen una parte exocrina y una parte endocrina. Un ejemplo es el páncreas. 15

16 El origen de las glándulas: Las glándulas se forman a partir de las células de los epitelios de revestimiento, que se dividen y profundizan en el tejido conjuntivo subyacente. Si mantienen contacto con la superficie, forman una glándula exocrina; si no, una endocrina Los tejidos conectivos Fig. Proceso de formación de una glándula exocrina. Los tejidos conectivos son los más abundantes en el organismo de los animales. Su función es la de unir, dar soporte, nutrir y proteger a los demás tejidos. Están formados por varios tipos de células, generalmente poco especializadas y dispersas en el seno de una matriz extracelular. Existen cinco tipos de tejidos conectivos: conjuntivo, adiposo, cartilaginoso, óseo y sanguíneo. El tejido conjuntivo La función del tejido conjuntivo es la de unir y relacionar a los demás tejidos entre sí. Está muy vascularizado y tiene numerosas terminaciones nerviosas. Su matriz extracelular está formada por fibras colágenas, elásticas y reticulares, y por una sustancia fundamental glucoproteica y semilíquida. La matriz extracelular está formada por una sustancia fundamental, de composición variable, amorfa y de consistencia más o menos fluida, y por fibras de tres tipos: Colágenas. Constituidas por haces de moléculas de una proteína fibrosa llamada colágeno. Son flexibles y resistentes a las tracciones. Elásticas. Formadas por otra proteína estructural, la elastina. Son delgadas y muy elásticas. Reticulares. Son fibras colágenas aisladas dispuestas en redes. En cuanto a sus células, son generalmente grandes y de varios tipos: Fibroblastos. Estas células, de forma irregular y con numerosas prolongaciones, producen las fibras y la sustancia amorfa de la matriz. Al madurar, pierden actividad, y se llaman fibrocitos. Histocitos o macrófagos. Tienen movimiento ameboide y son capaces de fagocitar partículas y sustancias extrañas. Mastocitos o células cebadas. Son esféricas y tienen numerosos gránulos citoplasmáticos llenos de sustancias, como la heparina, la histamina, etc., que liberan en determinadas circunstancias. 16

17 Adipocitos. Almacenan grasa. Células sanguíneas. Son los linfocitos y los plasmocitos. Los linfocitos proceden de la sangre, y los plasmocitos derivan de los linfocitos B y producen anticuerpos. Se distinguen tres tipos fundamentales de tejido conjuntivo: laxo, denso y elástico. Conjuntivo laxo. Sus células, sus fibras y su sustancia fundamental están en igual proporción, lo que lo hace flexible y poco resistente a la tracción. Sirve de apoyo a los epitelios y rellena huecos entre órganos. Conjuntivo denso. Tiene abundantes fibras colágenas que lo hacen poco flexible y muy resistente a las tracciones. Las fibras se pueden disponer paralelas, como en los tendones, o sin orden, como en la dermis. Conjuntivo elástico. Tiene una gran abundancia de fibras elásticas, que le dan una gran elasticidad. Por ello se localiza en órganos que necesitan expandirse o dilatarse de manera habitual, como la pared de los vasos sanguíneos, bronquios, etc. El tejido adiposo Este tejido se localiza principalmente bajo la piel, formando el panículo adiposo, que modela el contorno corporal. Forma almohadillas amortiguadoras de golpes en la palma de la mano, la planta de los pies y en torno a ciertos órganos (por ejemplo, los riñones). También constituye la mayor reserva energética del organismo y proporciona a este aislamiento térmico. Sus células, los adipocitos, son grandes y, generalmente, esféricas. Almacenan grasa en el citoplasma en una o varias gotas que ocupan la mayor parte de él. El tejido cartilaginoso Constituye los cartílagos, que forman parte del esqueleto y tienen la función principal de servir de sostén a las partes blandas del cuerpo. También recubren las superficies articulares, facilitando el desplazamiento de los huesos que las forman, e intervienen en el crecimiento de los huesos. Su matriz extracelular o matriz cartilaginosa es sólida, elástica y está formada por fibras (colágenas y elásticas) inmersas en una sustancia fundamental amorfa. Sus células, los condrocitos, tienen la superficie irregular y se alojan en unas cavidades, llamadas lagunas, que hay en el seno de la matriz; en cada una de estas cavidades puede haber de una a ocho células. El tejido cartilaginoso carece de vasos sanguíneos y de terminaciones nerviosas. Está rodeado por una envoltura de tejido conjuntivo, el pericondrio, que lo nutre y permite que crezca gracias a la acción de unas células llamadas condroblastos. Estas células segregan la matriz y evolucionan hasta transformarse en condrocitos. Se distinguen tres tipos de tejidos cartilaginosos: hialino, elástico y fibroso. 17

18 Cartílago hialino. Es el más común. Su matriz es abundante y tiene delicadas fibrillas colágenas. Se encuentra en los cartílagos costales, traqueales, bronquiales y nasales, y en el esqueleto del embrión. Cartílago elástico. Su matriz es rica en fibras elásticas. Se encuentra en la oreja y en la epiglotis. Cartílago fibroso. Su matriz es muy rica en fibras colágenas. Forma los discos intervertebrales y los meniscos. Curiosidad: Te has fijado en que la gente al envejecer va perdiendo altura? Esto es debido a que el cartílago situado entre los discos intervertebrales se estrecha con la edad, porque a medida que nos hacemos mayores va perdiendo agua. El tejido óseo Forma parte de los huesos del esqueleto de los vertebrados. Los huesos tienen varias funciones: proporcionan soporte interno al organismo y protegen los órganos vitales (encéfalo, médula, etc.); contienen la medula ósea, que genera células sanguíneas; intervienen en el metabolismo del calcio y del fósforo, ya que constituyen depósitos movilizables de estos minerales; intervienen en los movimientos, ya que en ellos se insertan los músculos. La matriz extracelular, denominada matriz ósea, es sólida y rígida debido a que está mineralizada. Se dispone formando capas o laminillas. Tiene dos componentes: uno inorgánico y otro orgánico. El inorgánico, cuya proporción aumenta con la edad, está formado por fosfatos y carbonatos de calcio, que dan dureza y fragilidad; el orgánico u osteína, cuya proporción disminuye con la edad, está formado por fibras colágenas y sustancia amorfa, que le dan elasticidad. Inmersos en esta matriz hay varios tipos de células: Los osteoblastos. Se sitúan en la periferia del hueso y segregan la parte orgánica de la sustancia intercelular hasta que quedan atrapados por ella y se transforman en osteocitos. Son los encargados de formar hueso al sintetizar fibras y sustancia fundamental. Los osteocitos. Son las células principales. Tienen aspecto estrellado y se sitúan en unas lagunas (cavidades) de la matriz, comunicadas entre sí por canalículos llamados conductos calcóforos. Los osteoclastos. Son células grandes móviles y plurinucleadas, que reabsorben la matriz. Encargados de la destrucción del hueso. Las actividades osteoblásticas y osteoclásticas están equilibradas, es decir, se forma hueso a la misma velocidad que se destruye, por lo que los huesos son estructuras en continua remodelación. Tipos y localizaciones de los tejidos óseos: Tejido óseo esponjoso. Compone la epífisis (extremos) de los huesos largos y el interior de los huesos cortos y planos. Las laminillas de matriz ósea se disponen de forma reticular, dejando numerosas cavidades rellenas de la médula ósea. 18

19 Tejido óseo compacto. Compone la diáfisis de los huesos largos y el exterior de los huesos cortos y planos. Está formado por la repetición de unas unidades llamadas osteonas o sistemas de Havers. Cada osteona tiene un conducto central (conducto de Havers) y una serie de apretadas laminillas concéntricas de matriz ósea a su alrededor. En ellas están las lagunas óseas con los osteocitos, que se comunican entre sí y con los conductos de Havers mediante los conductos calcóforos. Los conductos de Havers se comunican entre sí y con la superficie mediante otros conductos oblicuos, los conductos de Volkman, por los que penetran vasos sanguíneos y nervios. Estos vasos sanguíneos y nervios que nutren y le dan sensibilidad a los huesos; por eso se siente dolor cuando se rompe un hueso. Este tejido forma la parte externa de todos los huesos y la parte central de los huesos largos. Fig. Estructura tridimensional del tejido óseo compacto. El periostio y el endostio. El periostio y el endostio son capas de tejido conjuntivo que revisten, respectivamente, la superficie externa de los huesos y la superficie de sus conductos y cavidades internas. En los huesos largos, el interior de la parte central se denomina cavidad medular. Se trata de un espacio cilíndrico en cuyo interior se localiza la médula ósea amarilla, formada principalmente de tejido adiposo. El tejido sanguíneo o hematopoyético. La sangre es un tejido conectivo cuya matriz es líquida y está muy especializado en funciones de transporte. En los vertebrados alcanza un gran desarrollo y circula por el interior de los vasos sanguíneos, impulsada por las contracciones del corazón para poder alcanzar todas las partes del cuerpo. La sangre transporta el oxígeno y los nutrientes que las células necesitan y los productos de desecho que estas originan en el metabolismo. También lleva las hormonas desde su origen hasta el órgano diana. Al distribuir el calor por todo el cuerpo, regula la temperatura corporal. Por último, defiende al organismo frente a sustancias extrañas, organismos patógenos, etc. El plasma sanguíneo 19

20 La matriz extracelular de la sangre se denomina plasma sanguíneo y es una solución acuosa y amarillenta, formada por agua, sales minerales ionizadas, proteínas, lípidos, glucosa, aminoácidos, enzimas, hormonas y productos de desecho (urea, ácido úrico, etc.). En este medio líquido están suspendidas las células sanguíneas, que en los vertebrados son de tres tipos: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Las células de la sangre Eritrocitos, glóbulos rojos o hematíes. Tienen forma de disco bicóncavo. Su citoplasma está cargado de hemoglobina, que les da su característico color rojo. Su función es transportar, unidos a la hemoglobina, los gases respiratorios (O 2 y CO 2 ). Leucocitos o glóbulos blancos. Son esféricos e incoloros. Su función es defender al organismo de los gérmenes y de las sustancias extrañas, bien fagocitándolas o bien produciendo anticuerpos que las inutilizan. Puede migrar a los tejidos. Son de dos tipos: Granulocitos. Tienen granulaciones citoplasmáticas de distinta naturaleza que se tiñen de forma diferente con colorantes. Pueden ser: neutrófilos, basófilos, eosinófilos. Agranulocitos. Sin granulaciones. Pueden ser: monocitos y linfocitos. Plaquetas. Intervienen en la coagulación. En mamíferos, son fragmentos citoplasmáticos de una célula gigante de la médula ósea; en los demás vertebrados, su función la realizan los trombocitos Los tejidos musculares Los tejidos musculares son los principales constituyentes de los músculos, que son los órganos responsables de los movimientos corporales. Existen tres tipos de tejidos musculares (estriado esquelético, estriado cardíaco y liso), que se describirán posteriormente. Cualquiera que sea su tipo, estos tejidos están formados únicamente por unas células muy diferenciadas, que se denominan fibras musculares debido a su forma alargada. La principal propiedad de estas células es su capacidad de acortarse (contraerse) cuando reciben un estímulo adecuado, y de recuperar su tamaño original (relajarse) cuando cesa dicho estímulo. La estructura de las fibras musculares Como ocurre en otros tejidos, las fibras musculares presentan importantes modificaciones respecto del esquema general de la célula, que las permiten desempeñar su función. De hecho, sus distintas partes son tan especiales que reciben nombres específicos (la membrana se llama sarcolema, el citoplasma, sarcoplasma, etc). También han perdido la capacidad de dividirse y contienen una gran cantidad de mitocondrias. 20

21 Pero la característica más importante de las fibras musculares es que contienen un número elevado de unas estructuras filamentosas, llamadas miofibrillas, cuya peculiar estructura las hace responsables del proceso de la contracción. La estructura de las miofibrillas y la concentración muscular Cada miofibrilla está formada por dos tipos de filamentos (miofilamentos) de distinto grosor: unos, delgados, formados por dos cadenas de la moléculas de la proteína actina, y otros, más gruesos, formados por haces de moléculas de la proteína miosina. Ambos tipos de filamentos se disponen paralelos e intercalados, formando unidades llamadas sarcómeros. Esta disposición hace que las miofibrillas presenten alternativamente bandas claras y oscuras (estriación). La contracción acorta la longitud del sarcómero y se produce por el deslizamiento de los filamentos de actina entre los de miosina. Este proceso requiere mucha energía, que las fibras musculares obtienen de la respiración celular. La contracción en serie de los sarcómeros produce la de toda la miofibrilla. El proceso se repite en todas las miofibrillas de una fibra muscular y en todas las fibras de un músculo, y la contracción final del músculo genera una fuerza considerable. Fig. Estructura del sarcómero relajado y contraído Estructura, disposición y localización de los tejidos musculares Tejido muscular estriado esquelético. Forma los músculos esqueléticos, que se insertan en los huesos. Estos músculos están formados por paquetes de fibras musculares (fascículos), unidas por tres envolturas de tejido conjuntivo, a través de las cuales llegan vasos sanguíneos y terminaciones nerviosas: el endomisio, que envuelve a cada fibra muscular; el perimisio, a cada fascículo; el epimisio, al músculo completo. Sus fibras musculares son cilíndricas, miden varios centímetros de longitud y tienen varios núcleos en la periferia. Sus miofibrillas están ordenadas regularmente, lo que hace que, al microscopio, presenten bandas claras oscuras alternadas (aspecto estriado). Está inervado por el sistema nervioso central; su contracción, rápida y voluntaria, produce los movimientos del esqueleto y los gestos de la cara. 21

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