Células y tejidos, Apuntes de Biología

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• LIBRO

TEXTO ESCOLAR

Proyecto Crecemos juntos

Ciencia y Tecnología

SECUNDARIA

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¿QUÉ APRENDERÉ?

• Justifica que los organismos dependen de las biomoléculas que conforman su estructura.
• Justifica que la energía de un ser vivo depende de sus células las cuales obtienen energía a partir del metabolismo de los nutrientes.
• Explica que el quehacer tecnológico progresa con el paso del tiempo como producto de la innovación en respuesta a las demandas de la sociedad.

Los seres vivos

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CONVERSAMOS

• ¿Qué seres vivos observas en la fotografía?
• ¿Qué características poseen los seres vivos?
• ¿Cómo obtienen la energía necesaria para sus actividades los animales? ¿Y las plantas?
• ¿Cuál es la finalidad de la reproducción en los seres vivos?
• En el 2013, el Ministerio de Comercio Exterior y de Turismo declaró al caballo peruano de paso como producto bandera, ya que representa la imagen del Perú fuera del país. ¿Qué opinión te merece este hecho?

Los caballos peruanos de paso

El caballo peruano de paso es una raza equina oriunda del Perú. Su cuerpo es compacto y musculoso, ancho y profundo. Lo que diferencia a este animal de otras razas equinas en el mundo es su manera de andar, la cual se denomina paso llano en su ritmo más típico; pero puede tener diferentes ritmos y velocidades, que podrían a su vez ser ejecutados por un mismo ejemplar. La alimentación del caballo de paso es a base de alimento preparado y heno o pasto de buena calidad. En todo momento deberán tener acceso a agua limpia y fresca. El caballo alcanza la madurez sexual a los 4 años y la gestación dura unos 11 meses, después de la cual la hembra da a luz una única cría. UNIDAD 1 9 Shutterstock

Todos los seres vivos, desde los más pequeños hasta los de mayor tama- ño, presentan diferentes niveles de organización con diversos grados de complejidad estructural. Uno de los niveles inferiores corresponde a los compuestos químicos, los cuales son exclusivos y complejos en los seres vivos, pero sencillos en los elementos inertes. En los seres vivos, los compuestos químicos conforman estructuras ce- lulares. Estas, a su vez, se unen formando células. Las células se orga- nizan en tejidos; los tejidos en órganos, y los órganos en sistemas. Cada una de estas estructuras corresponde a un nivel de organización. Los seres vivos presentan diferentes niveles de organización de menor a mayor complejidad estructural. Estos son átomo, molécula, estructura subcelular, célula, tejido, órgano, sistema e individuo. 2 La organización de los seres vivos Generalmente, los seres vivos no viven aislados. Los individuos se agru- pan en poblaciones, que se estructuran en comunidades, las que, junto con los elementos inertes, constituyen un ecosistema.

¿CÓMO VOY?

1 ¿Cuáles son las características de todo ser vivo? Desarrolla las páginas 8 y 9 del Libro de actividades. Tejido. Conjunto de células semejantes que realizan una función común. Por ejemplo, el tejido óseo. Órgano. Conjunto formado por diversos tejidos que actúan de manera articulada. Por ejemplo, los huesos están conformados por los tejidos óseo, sanguíneo, cartilaginoso, conjuntivo, nervioso, etc. Sistema. Conjunto de órganos similares que realizan coordinadamente una función. Por ejemplo, el sistema esquelético está formado por todos los huesos del cuerpo. Individuo. Conjunto formado por varios sistemas. Por ejemplo, un animal. Átomo. Porción más pequeña de un elemento químico. Por ejemplo, un átomo de oxígeno (O). Molécula. Unión de dos o más átomos. Por ejemplo, la glucosa (C 6 H 12 O 6 ), el agua (H 2 O), etc. Estructura subcelular. Unión de diferentes moléculas que constituyen una estructura de la célula con una función característica. Por ejemplo, el núcleo, las mitocondrias, etc. Célula. Conjunto formado por diferentes organelos y estructuras celulares. Por ejemplo, las células óseas u osteocitos. Hidrógeno Oxígeno Osteocito Hueso Esqueleto Tejido óseo Agua Núcleo Elefante UNIDAD 1 11 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

¿QUÉ RECUERDO?

• ¿Cuál es la importancia del agua en los seres vivos?
• ¿Tendrán la misma composición química las plantas y los animales? ¿Por qué? La composición química de los seres vivos Todos los seres vivos están constituidos por diversos elementos quími- cos, los cuales son los mismos que se encuentran presentes en el resto del universo, pero en diferentes proporciones. Los principales elementos químicos que forman a los seres vivos se de- nominan biolementos. Los más abundantes son el carbono (C), el oxí- geno (O), el hidrógeno (H) y el nitrógeno (N). Desde el punto de vista químico, los bioelementos tienen una gran facilidad para combinarse entre sí y con otros elementos químicos; por ello, son los elementos más abundantes en los seres vivos. Los elementos químicos que se encuentran en proporciones muy bajas en los seres vivos se denominan oligoelementos. Aunque minoritarios, resultan indispensables para la vida. Por ejemplo, el hierro (Fe), aunque está en un porcentaje menor al 0,001%, es un componente básico de la hemoglobina en la sangre. La combinación de los átomos de los bioelementos y los oligoelementos mediante enlaces químicos da lugar a diferentes moléculas que reci- ben el nombre de biomoléculas o principios inmediatos. Estas, a su vez, pueden ser inorgánicas u orgánicas.

Las biomoléculas inorgánicas

Se llaman así porque están presentes tanto en los seres vivos como en los elementos inertes. Son el agua y las sales minerales. Agua. Es la sustancia más abundante en todos los seres vivos. Constituye alrededor del 65% de nuestro cuerpo, aunque su distribución varía de unos órganos a otros. Por ejemplo, el cerebro contiene más agua que los huesos. El agua es el componente principal de las células y de fluidos internos, como la sangre. En ella se llevan a cabo todas las reacciones químicas del organismo y es el medio de transporte de sustancias. Sales minerales. En los seres vivos pueden encontrarse sólidas o disueltas. Si se presentan sólidas, forman estructuras rígidas, como huesos y conchas, donde cumplen funciones de protección y sostén. Las sales minerales disueltas participan en funciones muy específicas, como en la transmisión de los impulsos nerviosos o en las contracciones musculares. 3 Abundancia de elementos Elementos Cuerpo humano H 63,00% O 25,50% C 9,50% N 1,40% Las sales minerales se encuentran en los alimentos o disueltos en el agua que consumimos. En los seres humanos, algunos minerales son esenciales, como el cloro, el potasio, el calcio, el magnesio, el azufre y el fósforo.

• ¿En qué alimentos se encuentran los minerales esenciales?

VIVE SALUDABLEMENTE

12 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822 Shutterstock

¿QUÉ RECUERDO?

La célula El conocimiento sobre las células ha ido cambiando a lo largo de la his- toria. Primero, solo se conocía su existencia; luego, fue posible observar algunas de sus grandes estructuras, como el núcleo, y desde mediados del siglo pasado – gracias al desarrollo de los microscopios electróni- cos–, se han descubierto nuevas estructuras celulares que antes perma- necían invisibles.

La teoría celular

Las células fueron descubiertas en 1665 por el científico inglés Robert Hooke cuando realizaba estudios de una fina lámina de corcho a través de un microscopio. Hooke observó pequeñas estructuras, similares a un panal de abejas, a las que dio el nombre de células. Cerca de 200 años después, gracias al perfeccionamiento de los mi- croscopios y a las observaciones de muchos científicos, entre los que se destacaron los alemanes Mathias Schleiden (1804-1881) y Theodore Schwann (1810-1882), se entendió la verdadera importancia de este des- cubrimiento y se postuló la teoría celular. Esta aún continúa vigente y sostiene lo siguiente sobre la célula:

• Es la unidad estructural o anatómica de todos los seres vivos. Todos los organismos, desde los más simples hasta los más complejos, están compuestos por una o más células.
• Es la unidad funcional o fisiológica de todos los seres vivos. En ella ocurren todos los procesos que realizan los seres vivos, como la nutri- ción, la eliminación de desechos, la respiración, entre otros.
• Es la unidad reproductiva o de origen de los seres vivos. Todas pro- vienen de células preexistentes.
• ¿Qué es la célula? ¿Cuáles son sus partes?
• ¿Son todas las células iguales? ¿Por qué? 4 A través del microscopio óptico antiguo solo fue posible identificar que una delgada lámina de corcho estaba formada por pequeñas celdas. Este descubrimiento, que en la actualidad resulta elemental, fue de gran importancia, ya que abrió las puertas al estudio de la célula, como unidad estructural y funcional de los seres vivos. Microscopio Célula 14 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

APRENDER A VER

• ¿Qué estructuras comparten tanto las células procariotas como las eucariotas?
• ¿Qué función cumple el flagelo en una célula procariota?
• ¿Qué estructura se encarga de controlar el funcionamiento de una célula eucariota? ¿CÓMO VOY? 4 ¿Qué significa que la célula es la unidad anatómica y funcional de todos los seres vivos? 5 ¿Cuál es la la principal diferencia entre las células procariotas y las eucariotas? Desarrolla la página 10 del Libro de actividades.

Tipos de células

Según la complejidad que presentan, hay dos tipos de células: los pro- cariotas y los eucariotas. Las primeras corresponden a las bacterias, y las segundas, que son más complejas, constituyen el resto de los orga- nismos vivos. Existen varias diferencias entre ambos tipos de células, pero la más im- portante es la presencia o ausencia de núcleo celular, estructura usual- mente esférica, compuesta por una doble membrana, que en su interior contiene material genético: el ADN. La teoría celular sostiene que la célula es la unidad estructural, funcional y reproductiva de todos los seres vivos. Asimismo, la célula puede ser procariota (sin núcleo) o eucariota (con núcleo). Las células procariotas se caracterizan porque producen una pared celular que cubre a su membrana celular, carecen de un núcleo definido y sus estructuras citoplasmáticas son menos variadas y más simples que las de las eucariotas. Las células eucariotas son características de los protistas, de los hongos, de las plantas y de los animales. En comparación con los procariotas, son más grandes y con una organización más compleja.

PARA TENER EN CUENTA

Las palabras procariota y eucariota provienen del griego antiguo pro que significa ‘antes’; eu, ‘ verdadero ’, y karyon, núcleo. Flagelo Pared celular Ribosoma Material genético (nucleoide) Citoplasma Plásmidos Membrana plasmática Ribosoma Mitocondria Citoesqueleto Lisosoma Peroxisoma Aparato de Golgi Retículo endoplasmático Núcleo celular Membrana plasmática UNIDAD 1 15 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

El citoplasma

Incluye todo lo que se encuentra entre la membrana y el núcleo celular. En el citoplasma hay agua, sales, sustancias orgánicas, gran cantidad de nutrientes y pequeñas estructuras conocidas como organelos celulares, cada uno de los cuales realiza funciones específicas. Los organelos son pequeñas estructuras que se encuentran inmersas en el citoplasma celular. Reciben este nombre pues realizan todas las actividades que permiten el funcionamiento celular, de manera similar a como lo hacen los órganos de nuestro cuerpo. Algunos de ellos son los siguientes: Las células eucariotas poseen tres estructuras fundamentales: una membrana celular, un núcleo y un citoplasma, donde se encuentran los organelos. Desarrolla la página 11 del Libro de actividades. Organelos celulares Son estructuras que se encuentran en el citoplasma y que se encargan de realizar determinadas funciones celulares. Retículo endoplasmático rugoso. Está formado por sacos y canales interconectados entre sí y con ribosomas. Su función es almacenar y transportar las proteínas sintetizadas en los ribosomas. Mitocondrias. Suelen ser ovaladas y presentan dos membranas. En ellas se realiza la respiración celular. Ribosomas. Son partículas muy pequeñas de ARN y proteínas. Se encargan de la síntesis de proteínas. Aparato de Golgi. Conjunto de sacos aplanados y superpuestos. Acumula las sustancias que provienen del retículo endoplasmático y se encarga de su secreción al exterior de la célula. Vacuolas. Son pequeñas vesículas formadas por una membrana. Almacenan sustancias de reserva o de desecho. Lisosomas. Son vesículas parecidas a las vacuolas que digieren sustancias complejas. Centrosoma. Se encuentra cerca del núcleo de la célula y está formado por dos centriolos y fibras. Participa en la división celular. Cloroplastos. Son organelos exclusivamente vegetales. Están formados por un sistema de membranas y en su interior se realiza la fotosíntesis. Retículo endoplasmático liso. Está formado por sacos y canales interconectados entre sí y sin ribosomas. Participa en la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Vesículas de secreción Centriolos Retículo endoplasmático Doble Ribosoma membrana Doble membrana Fibras UNIDAD 1 17 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

¿QUÉ RECUERDO?

• ¿En qué se diferencian los téminos autótrofo y heterótrofo?
• ¿Todas las células obtienen energía de la misma forma? ¿Por qué? La nutrición celular Es el conjunto de procesos mediante los cuales las células obtienen la materia y la energía necesarias para realizar sus funciones vitales. Este proceso ocurre en varios pasos. El último de ellos se realiza en el inte- rior de las células.

El metabolismo celular

En este proceso, la célula toma sustancias del exterior que se denomi- nan nutrientes, los cuales proporcionan energía y permiten a la célula construir y renovar sus estructuras. Una vez dentro de la célula, los nutrientes sufren una serie de procesos químicos que en conjunto reciben el nombre de metabolismo. Según la finalidad y el tipo de reacción que se produce, el metabolismo se diferencia en catabolismo y anabolismo. Catabolismo Corresponde a reacciones de tipo degradativo. Consiste en la transformación de sustancias orgánicas complejas, ricas en energía (como glúcidos, lípidos, proteínas), en compuestos más pequeños y simples (como dióxido de carbono, agua, amoniaco, etc.). En el catabolismo se obtiene energía, que es utilizada por la célula para sintetizar nuevas moléculas, para la reproducción o para el propio funcionamiento celular. Anabolismo Corresponde a reacciones de tipo constructivo. Comprende los procesos que convierten las sustancias pequeñas y sencillas en sustancias orgánicas complejas propias de la célula, que utiliza para crecer y para reponer estructuras dañadas o perdidas. Para llevar a cabo estos procesos, es necesario utilizar energía, que la célula obtiene básicamente de dos fuentes: de la energía solar (en el caso de células fotosintéticas) y de la que es aportada por el catabolismo. 6 METACOGNICIÓN

• ¿Qué dificultades encontraste para comprender este tema? ¿Cómo las resolviste?

PARA SABER MÁS

La respiración celular es un proceso catabólico porque consiste en la degradación total (mediante oxidación) de ciertas sustancias orgánicas, hasta materia inorgánica para liberar energía. En cambio, la fotosíntesis es un proceso anabólico que ocurre en los cloroplastos, organelos exclusivos de las células vegetales. En los cloroplastos, el agua (H 2 O), el dióxido de carbono (CO 2 ) y las sales minerales son transformadas en compuestos orgánicos, principalmente glucosa, una sustancia rica en energía. Sustancias orgánicas complejas Sustancias sencillas Energía Energía Sustancias sencillas Sustancias complejas^ orgánicas 18 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

Los órganos de las plantas, como hojas, flores, tallos y raíces, están for- mados por distintos tipos de tejido, los cuales poseen, a su vez, células especializadas. Al analizar la estructura o “cuerpo” de una planta, se pueden reconocer cuatro tipos de tejidos diferentes: meristemáticos, dérmicos, fundamentales y vasculares.

El tejido meristemático

Es el responsable del crecimiento de las plantas. Está compuesto por células que, por no ser especializadas, tienen la capacidad de dividirse continuamente. Se encuentran en las partes de las plantas que están en crecimiento. Por ejemplo: el ápice de los tallos, las puntas de las raíces, dentro de las semillas y en las yemas, que producen nuevas hojas para reponer las que se pierden. Se clasifican en embrionarios, primarios y secundarios.

• Los tejidos embrionarios se encuentran al interior de las semillas formando el embrión.
• Los tejidos primarios se encuentran en el ápice de los tallos y de las raíces, y son responsables del crecimiento longitudinal de las plantas.
• Los tejidos secundarios se encuentran alrededor del tallo y son res- ponsables del crecimiento secundario de las plantas, es decir, de su aumento en grosor tanto en el tallo como en las hojas.

Los tejidos dérmicos

Cumplen la función de protección, la cual es muy similar a la de la piel en los animales:

• Recubre la superficie de la planta.
• Evita la pérdida de agua de la planta.
• Protege a la planta de los cambios de temperatura.
• Evita el posible ingreso de parásitos y daños mecánicos producidos por golpes, por ejemplo. Por esto, este tipo de tejido cubre las hojas, los tallos y las raíces; así como las flores, los frutos y las semillas. Se divide en epidermis y súber.
• La epidermis cubre las hojas y las partes jóvenes de las plantas. Ge- neralmente, está compuesta por una delgada capa de células muy próximas entre sí. La epidermis de las hojas está cubierta por una capa llamada cutícula, que contiene cera y ayuda a evitar la pérdida de agua. La epidermis de las raíces forma pelos delgados, llamados tricomas, que ayudan a absorber agua y nutrientes.
• El súber se ubica en los tallos y raíces de las plantas leñosas. Está compuesto por varias capas de células muertas, con paredes engrosa- das, muy próximas entre sí, que se encuentran compactadas gracias a una sustancia llamada suberina. 7 Los tejidos vegetales ¿QUÉ RECUERDO?
• ¿Cómo se transportan la savia bruta y la savia elaborada en una planta?
• ¿Cuál es la función de la epidermis en las plantas? Los tejidos meristemáticos son responsa- bles del crecimiento de las plantas. El tejido primario hace posible que pe- queñas plantas y sus estructuras, como tallos y raíces, crezcan en longitud hasta alcanzar la madurez. Células meristemáticas Células meristemáticas Tejido meristmático primario Tejido meristemático primario 20 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822

Los tejidos fundamentales

Existen tres tipos de tejidos fundamentales que son los siguientes:

• El parénquima se encuentra en todos los órganos de las plantas. Está formado por células vivas poco diferenciadas. En las hojas, es responsable de la fotosíntesis, y en los tallos y raíces, almacena sus- tancias de reserva como el almidón.
• El colénquima está compuesto por células vivas con paredes en- grosadas, que tienen la capacidad de brindar soporte a la planta sin restringir su crecimiento, pues se alarga a medida que la planta se desarrolla. El colénquima se halla en las hojas, el tallo y las raíces.
• El esclerénquima está compuesto por células con paredes extrema- damente gruesas. Estas mueren en su madurez, sin embargo, dejan sus duras paredes que ayudan a soportar el cuerpo de las plantas.

Los tejidos vasculares

También llamados conductores. Son los responsables del transporte de sustancias a través del cuerpo de las plantas y se distribuyen desde la raíz hasta las hojas. Existen dos tipos de tejidos conductores: el xilema y el floema.

• El xilema se encuentra en la parte central del tallo. Se encarga del transporte de la savia bruta compuesta por agua, minerales y otros nutrientes que son absorbidos por las raíces de las plantas. El xilema transporta la savia bruta hacia las hojas o los frutos.
• El floema se encuentra hacia la periferia de los tallos. Es responsable de transportar la savia elaborada, la cual está formada por azúcares y otras sustancias que se producen en las hojas como resultado de la fotosíntesis El floema lleva estas sustancias hacia el tallo o las raíces de las plantas. Las plantas presentan cuatro tipos de tejidos diferentes: los tejidos dérmicos, los tejidos meristemáticos, los tejidos fundamentales y los tejidos vasculares. Las células del parénquima tienen abundantes cloroplastos, que son los encargados de realizar el proceso de la fotosíntesis. (^6) ¿A qué tejido corresponde el tubérculo de una papa? ¿Y la cáscara de una sandía? 7 ¿Por qué el tallo de una planta se engrosa cuando esta crece? Desarrolla las páginas 14 y 15 del Libro de actividades. El xilema y el floema actúan como tu sistema circulatorio, ya que permiten el trans- porte de sustancias y nutrientes a lo largo del cuerpo de la planta. Floema Xilema ¿CÓMO VAMOS? UNIDAD 1 21 © Santillana S. A. Prohibido fotocopiar. D. L. 822