transformacion de materia y energia cn2_c4

8/19/2019 Transformacion de Materia y Energia CN2_c4

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El organismo humano en acciónPARTE I

¿Cómo ingresan losnutrientes a las células?

¿Es posibleestudiar a lascélulas como

sistemas?

¿Por qué las células delos elefantes no son más

grandes que las nuestras?

¿Por qué las células de

los mosquitos no son máspequeñas que las nuestras?

¿Cómo obtienen lascélulas la energía pararealizar actividades?

¿En qué se parece laactividad celular a unaobra en construcción?

¿Por qué las babosas y los caracoles mueren

por deshidratación cuandose les echa sal?

¿Por qué la lechugase pone mustia cuando

condimentamos la ensaladacon mucha anticipación?

¿Cómo son las células?

¿Cómo se formanlos músculos?

Transformación de materia

y energía C

A P Í T U L O

4


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98 | 4 Transformación de materia y energía

Estructura celular del organismo humano

El cuerpo está constituido por células...

¿Es posible estudiarlas como sistemas?

¿Por qué las células de los elefantes no son más grandes que las nuestras?

¿Por qué las células de los mosquitos no son más pequeñas que las nuestras?

En los capítulos 1, 2 y 3 estudiaron que los sistemas digestivo, respiratorio y circulatorio

funcionan coordinadamente en la incorporación y el transporte de nutrientes en el cuerpo.

Además, el cuerpo produce variedad de desechos que circulan por la sangre y luego son

eliminados del organismo.

Con “anteo jos de ver sistemas”, es posible interpretar esquemas que reúnen y sintetizan

gran parte de los procesos correspondientes a la nutrición humana.

Ingestión1

2 Digestión

3 Absorción

Hematosis4

Circulación5

Egestión6

Excreción7

Medio externo

Medio extracelular

Medio intracelularEntrada demateriales:oxígeno y otros

nutrientes

Entrada deenergía:contenida enlos nutrientes

Salida de materiales:dióxido de carbono yotros desechos

Salida de energía y calor

O2 CO2

Medio interno

Sistema circulatorio

Sistema digestivo

Líquido extracelular

Sistemarespiratorio

Alimento,sales,agua

Sistemaurinario

Materialesno digeridos

1

2

3

4

5

6

7

Desechos y agua

Como observan en el esquema, la

sangre interviene en el transporte de

los nutrientes hacia todo el organismo.

Cuando se dice “todo el organismo”,

significa la totalidad de las células que

lo conforman.

Cada célula es una porción muypequeña de materia, con características

específicas, y que también puede ser

estudiada como sistema si se colocan

los “anteo jos de ver sistemas”.

Si quieren…

¿Cómo se producen los desechos queelimina el organismo?Si quieren responder esta preguntalean el capítulo 5.


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Tamaño celular La mayoría de las células tiene un tamaño microscópico. Como son tan pequeñas, para

medirlas los científicos usan una unidad llamada micrómetro (µm).

Un micrómetro equivale a la milésima parte de un milímetro. Si observan el espacio que

ocupa un milímetro en sus reglas y lo imaginan dividido en mil partes, cada una de ellas es un

micrón o micrómetro.

micrómetro =

Nuestro cuerpo está formado por células de variados tamaños. Desde células sólo visibles

a través de un microscopio, como un glóbulo rojo de la sangre (7 µm), hasta células que se

observan sin necesidad de microscopios, como la célula huevo o cigota humana, que tienen

el tamaño del punto final de esta oración.

Tamaños relativos de algunas estructuras. Un centímetro (cm) equivale a la centésima parte de un metro; un milímetro (mm)

equivale a la milésima parte de un metro; un micrómetro (µm) equivale a la millonésima parte de un metro; y un nanómetro (nm)

equivale a la milmillonésima parte de un metro.

1

1000 mm

X 10

0,15 nm 15 nm 0,15 µm 1,5 µm 15 µm1,5 nm

Átomo decarbono

Membranaplasmática

Bacteria Mitocondria Célula humanaMolécula deglucosa

150 µm 1,5 cm

Organismo unicelular Dedo

X 10 X 10 X 10

X 10 X 10 X 10 X 10 X 10

0,15 cm

Grano de arena

Actividades

❚ Observen las imágenes y resuelvan:- Si comparan el grosor de un dedo con el de un átomo de carbono… ¿Cuántas vecesmás grande es el dedo?- ¿Cuántas veces más pequeña es una bacteria en comparación con una célula humana?- Escriban los resultados en notación científica.


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Aunque ten go ahora cincuenta años, poseo una dentadura excepcionalmente

bien conservada, debido a la costumbre de frotarme fuertemente los dientes con sal

todas las mañanas y, des pués de haberme lim piado las muelas con una pluma,

vuelvo a restre garlos vi gorosamente con un tra po.

A pesar de todo ello, cuando un día miré mis dientes con un es pe jo de aumento,

vi entre ellos minúsculas porciones de sustancia blanca. Ras pé los dientes para obte-ner una muestra y la mezclé con agua de lluvia pura. Puse la mezcla en un tubito y

lo su jeté a la agu ja de mi microsco pio. Encontré allí un ser increíblemente diminuto,

que daba saltos en el agua al igual que un pez. Encontré también una se gunda clase de

animálculo que avanzaba nadando un pequeño trecho, giraba y a continuación, casi

re pentinamente, daba un hermoso salto mortal. También estaban allí unos seres que

se movían perezosamente y se seme jaban a bastoncitos curvos. Se movían; no cabía la

menor duda de que estaban vivos. ¡Tenía un parque zooló gico en la boca![…]

Cuando me siento afiebrado, bebo una gran cantidad de tazas de ca fé tan

caliente como me es posible so portar, con lo cual rom po a sudar. Una mañana, en

medio de uno de los ataques de sudor que me causaban mis abundantes libaciones

curativas de ca fé caliente, miré una vez más el sarro formado en mi dentadura. No pude hallar allí ni uno solo de sus animálculos o, me jor dicho, lo que no había eran

animales vivos, pues creí ver los cuer pos de millares de individuos muertos, y uno o

dos se movían débilmente, como si estuviesen en fermos.

Con la ayuda de un es pe jo de aumento observé mis muelas y con gran sor presa

vi un número increíblemente grande de animálculos, y todos ellos en una porción

extraordinariamente reducida del antes mencionado sarro.[…]

Entonces llevé a cabo un delicado ex perimento con mis tubitos, que consistió en

calentar el agua, incluidos sus minúsculos pobladores, hasta una tem peratura li gera-

mente su perior a la de un baño caliente. Inmediatamente las criaturillas cesaron en

sus ágiles des plazamientos. De jé en friar el agua y no por ello volvieron a la vida. Era,

sin duda, el ca fé caliente el que había matado a las bestezuelas de mis incisivos.

¡Con qué delicia volví a examinarlos una vez más! No obstante, me encontra-

ba molesto y desasose gado, porque era im posible distin guir cuál fuera la cabeza y

la cola de aquellos bichillos. ¡Pero debían de tener cabeza y cola, y también debían

poseer hí gado, cerebro y vasos san guíneos!

Esto decía Van Leeuwenhoek…Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) fue un naturalista holandés que se ganó la vida como vendedor de mercancías, inspector de

pesos y medidas y agrimensor de la corte. Si bien nunca asistió a la Universidad, se lo considera el inventor del microscopio. Fabricó

variados tipos de microscopios a partir de las lentes que usaba para estimar la calidad de las telas que compraba y vendía. Con esos

instrumentos ópticos observó decenas de microorganismos en distintos medios. Comunicó sus observaciones en 190 cartas que diri-

gió a la Ro yal Society de Londres. Por sus investigaciones fue nombrado miembro de la Sociedad en 1680.

¿Que quiso decir van Leeuwenhoek con…?

Animálculo: actualmente utilizamos

el término microorganismo paramencionar seres microscópicos.Libaciones: sorbos espaciados decafé caliente.Bestezuelas: diminutivo de bestia.Es probable que Van Leeuwenhoekhaya querido describir a losmicroorganismos observados comopequeños monstruos.Desasosegado: intranquilo o inquieto.

Actividades

- ¿Qué preguntas se plantea Van Leeuwenhoek en el fragmento?- ¿Cómo explica la observación de microorganismos muertos en su boca?- ¿Cuál es su inquietud sobre la estructura de esos microbios?

Microscopio fabricado por Van

Leeuwenhoek.


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Con-Texto de la Tecnología

Actividades

❚ Observen las imágenes y resuelvan:- Sigan el recorrido de la luz a través del microscopio… ¿Por qué es conveniente cortar enfinas láminas el material a observar?- Si disponen de un microscopio óptico, observen sus partes y reconózcanlas teniendo encuenta las referencias de la imagen.


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Ventajas de las dimensiones celulares

Los nutrientes que ingresan a una célula son transformados. Entre los materiales que resultan de

las transformaciones, algunos permanecen en la célula y otros son liberados hacia el medio extrace-

lular. Tanto el ingreso como la salida de materiales se realiza a través de la superficie celular.

La relación entre la superficie y el volumen de una célula es un factor fundamental en los

procesos de incorporación, circulación y eliminación de materiales.

Pueden comprender me jor esta relación si imaginan que cada uno de los cubos del cua-

dro es una papa. La cantidad de puré de papas que puede prepararse con ocho papas de 25

gramos, es la misma que la que puede prepararse con una papa de 200 gramos. Pero proba-

blemente eli jan la papa grande en el momento de pelar su cáscara, porque su superficie es

relativamente menor.

El volumen celular determina la cantidad de materiales que puede procesar o transfor-

mar la célula en un tiempo determinado. La superficie, en cambio, determina la cantidad de

materiales que puede incorporar la célula desde el exterior, así como la cantidad de desechos

que puede eliminar al medio que la rodea en el mismo tiempo.

A medida que la célula crece, la posibilidad de incorporar nutrientes y de eliminar dese-

chos no aumenta en la misma relación que su volumen. Además, por encima de cierto límite,

la cantidad de nutrientes que una célula necesita para mantener sus funciones básicas, no

puede ser movilizada eficazmente por su interior.

Cuando aumentan las dimensiones del

cubo, su volumen incrementa en mayor

proporción que su área.

Si quieren…

Si quieren recordar la relación entreel tamaño y el volumen de un cuerpo,relean la página 51.

ÁREA DE SUPERFICIE

VOLUMEN

RELACIÓN ÁREA DE SUPERFICIE A VOLUMEN

6 cm2

1 cm3

6/1

24 cm2

8 cm3

3/1

96 cm2

Cubo de 1 cm de arista Cubo de 2 cm de arista Cubo de 4 cm de arista

64 cm3

1,5/1

Actividades

❚ Relean el texto y resuelvan:- ¿Por qué las células de loselefantes no son más grandesque las nuestras?- ¿Por qué las células delos mosquitos no son máspequeñas que las nuestras?


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Diversidad celular Nuestro cuerpo está conformado por aproximadamente 75 billones de células. Sin embar-

go no todas realizan la misma actividad. Tampoco una sola célula interviene en un proceso

específico. Millones de ellas, y de características similares, intervienen en el mismo proceso.

Los tejidos son agrupaciones celulares que realizan la misma actividad en el organismo.

Las células óseas son célulasque producen los materiales que

conforman los huesos. Constituyen

el tejido óseo.

Las células musculares queconforman el corazón son muy

elásticas y contráctiles. Cuando un

conjunto de ellas se contrae o se

estira, provoca la contracción o la

relajación del órgano. Constituyen el

tejido muscular cardíaco.

Las células epiteliales conforman eltejido epitelial y revisten el interioro el exterior de muchos órganos.

Son como baldosas y protegen

las células que se encuentran por

debajo de ellas. Las células de la

imagen cubren la superficie interna

de las mejillas.

Los glóbulos rojos provienen decélulas que han perdido su núcleo.

Tienen forma de discos bicóncavos

y circulan con facilidad por los vasos

sanguíneos. Son parte integrante del

tejido sanguíneo.

Los espermatozoides son célulasmóviles porque poseen una cola o

flagelo que los impulsa a través

del semen.

Un óvulo es una célula esférica sinmotilidad.

Las células adiposas retienenlípidos o grasas en su interior.

Constituyen el tejido adiposo.

Las neuronas son célulasque reciben y transmiten muy

rápidamente los impulsos nerviosos.

Son uno de los tipos de células que

conforman el tejido nervioso.

Las células conectivas estándispersas en un medio que ellas

mismas producen. El conjunto

forma el tejido conectivo. El tejidoconectivo laxo se encuentra entre lapiel y los músculos subyacentes.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2

3 4

5 6

7

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Niveles de organizaciónNuestro cuerpo está constituido por células; pero también por te jidos; y también por órganos;

y no nos olvidemos de los sistemas. Entonces… ¿cómo está conformado nuestro organismo?

Como estudiaron en las pá ginas anteriores, nuestro cuerpo puede comprenderse como

un con junto de sistemas que interactúan en variados procesos vitales.

La nutrición es uno de los procesos característicos en el mantenimiento de la vida. En él

intervienen los sistemas digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor.

La lengua, los dientes, la faringe, el esófago, el intestino delgado, el hígado, el páncreas y el

intestino grueso, son órganos que constituyen el sistema digestivo.

El sistema respiratorio comparte algunos órganos con el digestivo, como la faringe, y otros

son propios. La laringe, la tráquea, los bronquios y los pulmones, son órganos que conforman

el sistema respiratorio.

El sistema circulatorio está compuesto por órganos específicos, como el corazón y los

vasos sanguíneos y linfáticos.La constitución del sistema excretor se presenta en el capítulo siguiente.

Un órgano es una estructura corporal en la que se produce una actividad específica.

Un te jido es un con junto de células similares que realiza un proceso específico común.

La lengua está conformada casi totalmente por te jido muscular, como el corazón y cada

uno de nuestros músculos. Los huesos están constituidos básicamente por te jido óseo.

En síntesis, como si se pusieran “anteo jos de graduación cada vez menor”, la organización

de nuestro organismo podría ser estudiada partiendo desde niveles microscópicos hacia

niveles macroscópicos, en la siguiente secuencia de comple jidad:

❚ cuando se lo “percibe” desde el nivel celular , se pretende conocer la organización de

sus células;

❚ cuando se lo “observa” desde el nivel de te jidos o tisular , se pretende comprender la

organización de los te jidos;

❚ cuando se lo “mira” desde el nivel de órganos, se pretende entender la organización

de los órganos;

❚ cuando se lo “analiza” desde el nivel de sistemas de órganos, se pretende interpretar

la organización de los sistemas.

Pero también la organización de nuestro organismo podría ser estudiada desde niveles

macroscópicos hacia niveles microscópicos, como si se colocaran “anteo jos de graduación

cada vez mayor”, en una secuencia de comple jidad inversa a la anterior.

La organización por niveles de complejidad puede compararse con las muñecas rusas

o mamuschkas. Desde una perspectiva, las muñecas más pequeñas son contenidas por las

mayores. Pero, desde la perspectiva inversa, a medida que abrimos las muñecas más grandes

encontramos unas más pequeñas dentro de ellas.

Nivel celular

Nivel de tejidos o tisular

Nivel de órganos

Nivel de sistema

de órganos

Nivel de organismo

Actividades

❚ ¿Con qué “anteojos” estudiamos?- Determinen el nivel de organización en el estudio de las siguientes estructuras:glóbulo rojo - corazón - pulmón - boca - sangre - cartílago - leucocito - lengua.


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Nivel de tejidos: una pequeñaporción de la pared del estómago está

compuesta por tres tipos de tejidos:

epitelial, conectivo y muscular; todos

ellos formados por células específicas.

Nivel de órganos: el estómago esun órgano con estructura y actividad

específicas. Dicha actividad resulta de la

combinación e integración de procesos

que realizan los tejidos que lo conforman.

Nivel de sistema de órganos: elconjunto de órganos que intervienen

en la digestión de los alimentos y la

absorción de los nutrientes constituyen

el sistema digestivo.

Nivel celular: las paredes interiores delestómago están recubiertas por cuatro

tipos de células diferentes entre sí. Todas ellas intervienen en el proceso

de la digestión.

Nivel organismo: la dinámica y lainteracción de los sistemas de órganos

permiten interpretar el funcionamiento

del organismo como un todo.


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Estructura general de las célulasSi bien en nuestro organismo la diversidad de tipos celulares es grande, la mayoría de

ellas comparte, al menos, tres componentes comunes: la membrana plasmática, el núcleo

y el citoplasma.

La membrana plasmática es el límite de la célula. Esta estructura aisla el medio intra-

celular del medio extracelular y regula el intercambio de materiales entre la célula y el medio;

permitiendo la interacción con otras células.

El núcleo contiene información genética que controla las funciones celulares.

El citoplasma es la región comprendida entre la membrana plasmática y el núcleo. Con-

tiene gran cantidad y diversidad de pequeñas estructuras llamadas organelas, que realizan

variadas actividades. Está compuesto por iones y moléculas sencillas, como el agua, molécu-

las comple jas, como proteínas, carbohidratos y lípidos; y otras sustancias que constituyen el

con tenido celular.

Membrana plasmática

Retículoendoplasmáticorugoso

Mitocondria

Aparatode Golgi

Lisosoma

Núcleo

Nucleolo

Citoplasma

Corte de membranaplasmática

Endocitosis

Vesícula

Retículo

endoplasmático rugoso

Mitocondria Aparato

de Golgi

LisosomaNúcleo

Retículoendoplasmáticoliso


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Dinámica de la membrana plasmáticaLa membrana plasmática es una estructura tan del gada que se necesitarían 10 000 de

ellas colocadas una sobre otra para alcanzar el grosor de esta página.

Aunque su gro sor es tan pequeño, su composición íntima es comple ja y heterogénea.

Está formada por regiones en las que se producen actividades específicas.

A partir de los resultados de múltiples experimentaciones, en 1972 los biólogos celula-

res S. J. Singer y G. L. Nicolson inventaron un modelo de membrana plasmática al que deno-

minaron mosaico fluido. Hasta hoy, este modelo es aceptado por la comunidad científica

porque sirve para comprender la constitución y la actividad del límite celular.

Según este modelo, la membrana plasmática es similar a un piso de mosaicos que pueden

desplazarse lateralmente.

Esta fluidez de la membrana plasmática permite explicar el pasa je de materiales hacia el

interior y el exterior de la célula y la propiedad de deformarse sin romperse.

Diversos materiales ingresan en la célula y egresan de ella a través de la membrana plas-

mática. Algunos la atraviesan fácilmente; otros con mayor dificultad; y otros nunca puedeningresar ni salir de ella. Esta propiedad de selección de los materiales que entran y salen se

denomina permeabilidad selectiva.

La composición del medio extracelular es diferente de la del medio intracelular. Por un

lado, fuera de la célula hay nutrientes que son materia prima de los procesos celulares. Por el

otro, dentro de la célula se producen desechos que pueden intoxicarla si no son expulsados.

Estos materiales pueden entrar en la célula o salir de ella por dos proceso básicos:

❚ por transporte pasivo, los materiales ingresan o egresan sin uso de energía por parte

de la célula;

❚ por transporte activo, los materiales entran o salen con utilización de energía.

Transporte pasivo

La membrana plasmática es muy permeable al oxígeno, el dióxido de carbono y el agua.

El pasa je de estas moléculas relativamente pequeñas hacia el medio intracelular o hacia el

medio extracelular se produce a través de pequeños espacios que quedan entre las molécu-

las de los componentes de la membrana plasmática.

En una situación como la que presenta este modelo puede observarse que:

❚ las concentraciones de oxígeno y de agua son más elevadas en el medio extracelular que

en el intracelular;

❚ la concentración de dióxido de carbono es más elevada en el medio intracelular que en

el extracelular;

❚ la concentración del cuarto material es la misma en ambos medios.

En el modelo de mosaico fluido,una doble capa de moléculas de

fosfolípidos constituye el armazón

del “piso”. Conjuntamente con las

moléculas de proteínas, las moléculas

del mosaico se deslizan lateralmente

en todas las direcciones. Por este

fenómeno, la membrana plasmática

cambia de aspecto constantemente.

Cuando entre el medio extracelular

y el medio intracelular se establece

esta situación, el oxígeno y el agua

ingresan en la célula, el dió xido de

carbono sale de ella y el cuarto material

mantiene su concentración constanteen ambos medios.

Fosfolípidos

Partícula de oxígeno

Partícula de

dióxido de carbonoPartícula de agua

Partícula deotro material

Si quieren…

Si quieren recordar qué esla concentración, relean las

páginas 15 y 16

Medio extracelular Medio intracelular

Fosfolípidos

Proteínas


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En el pasaje de oxígeno, agua y dióxido de carbono, la célula no usa energía, por eso este tipo

de movimiento de materiales se denomina transporte pasivo.

Se llama difusión al fenómeno físico de desplazamiento de partículas de un material hacia

regiones donde se presenta menos concentrado. En la difusión de materiales hacia el interior y

hacia el exterior de la célula, ésta no usa energía porque el movimiento de las partículas se produ-

ce espontánea y aleatoriamente*.

En el aire contenido en los alvéolos pulmonares, el oxígeno se presenta en mayor concen-

tración que en la sangre que circula por los capilares sanguí neos. Pero en esta sangre, el dióxi-

do de carbono se presenta en mayor concentración que en el aire de los alvéolos. Esta diferen-

cia de concentraciones produce la difusión de esos gases. La difusión del oxígeno se produce

desde el interior del alvéolo hacia la sangre, y la del dióxido de carbono en sentido inverso.

En el capítulo 2 se presenta este proceso como hematosis.

En el resto del cuerpo, el dióxido de carbono tiene mayor concentración en las células que

en la sangre que circula por los capilares sanguíneos. Pero en esta sangre, el oxígeno tienemayor concentración que en el interior de las células. La diferencia de concentraciones produ-

ce la difusión de estos gases. La difusión del dióxido de carbono se produce desde el interior

de las células hacia la sangre, y la del oxígeno en sentido inverso.

El proceso denominado ósmosis es un tipo particular de difusión. Consiste en el pasaje

de agua a través de una membrana.

Entre el medio intracelular y el extracelular pueden establecerse las siguientes tres situaciones:


❚ la concentración de agua es mayor en el medio extracelular;

❚ la concentración del segundo material es mayor en el medio intracelular;

❚ el agua ingresa por ósmosis a través de la membrana plasmática.

Cuando se agrega agua pura a una gota de sangre, se produce esta misma situación y, a

través del microscopio, puede observarse que los glóbulos rojos se hinchan hasta estallar.

Se denomina medio hipotónico el que contiene una concentración total de solutos menor

que otro medio con el cual se lo compara. En un medio extracelular hipotónico, el flujo de agua

que ingresa hincha las células, es decir, se ponen turgentes. Si el medio continúa con estas

características, en las células puede producirse lisis, es decir, la célula estalla o se rompe.

Actividades

❚ Relean el texto y resuelvan:- ¿Por qué cuandodestapamos un perfume o unfrasco de acetona a los pocosminutos se siente el aroma entodo el aire del lugar?

Situación A

Partícula de agua

Partícula de otro material



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❚ la concentración de agua es mayor en el medio intracelular;

❚ la concentración del segundo material disuelto es menor en el medio intracelular;❚ el agua egresa por ósmosis a través de la membrana plasmática.

Cuando se agrega agua muy salada a una gota de sangre, a través del microscopio puede

observarse que los glóbulos ro jos se contraen y achicharran.

Se denomina medio hipertónico el que contiene una concentración total de solutos

mayor que otro medio con el cual se lo compara. En un medio extracelular hipertónico las

células pierden agua y por eso se encogen y marchitan.


❚ la concentración de agua y de otros materiales es la misma en el medio intra y extracelular;

❚ se equilibra la cantidad de agua que entra y sale de la célula a través de la membrana.

Cuando a una gota de sangre se le agrega agua con la misma concentración de solutos

que el plasma, a través del microscopio puede observarse que los glóbulos ro jos mantienen

sus dimensiones.

Se denomina medio isotónico el que contiene una concentración total de solutos igual

que otro medio con el cual se lo compara. En un medio extracelular isotónico, se produce un

equilibrio entre el flu jo de agua que ingresa en la célula y egresa de ella; por eso las células

mantienen sus dimensiones.

En condiciones habituales, los medios extracelulares del organismo humano son isotónicos.

Situación C

Partícula de agua


Situación B

Partícula de agua


Actividades

❚ Relean el texto y resuelvan:

- ¿Por qué las babosas ylos caracoles mueren pordeshidratación cuando se lesecha sal?- ¿Por qué la lechuga se ponemustia cuando dejamos laensalada condimentadadurante varias horas?




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❚ ¿Cómo hacer que un huevo aumente y disminuya su tamaño?Para responder esta pregunta necesitan 3 huevos, 1/2 litro de vinagre de alcohol, 3 vasosplásticos, 1/2 litro de agua destilada (que pueden conseguir en una estación de servicio)hilo de algodón, regla y una olla en desuso.

Coloquen los tres huevos en la ollita y viertan allí el vinagre. Los huevos deben quedarcubiertos con el líquido. Transcurridos algunos minutos, observen qué ocurre con los huevos.

Dejen la ollita en un lugar donde nadie la toque durante 1 o 2 días.Pasado ese tiempo, verán que los huevos quedaron casi sin cáscara. Lávenlos con muchocuidado debajo del chorro de la canilla. Frótenlos con los dedos hasta sacarles el resto de lacáscara. Cuando terminen este procedimiento podrán observar la yema y la clara del huevoa través de una “película” denominada membrana testácea. Tomen un trozo del hilo de algodón y rodeen uno de los huevos por su parte más ancha,según indica el esquema. Corten el hilo para tener la medida justa del perímetro de esehuevo. Realicen el mismo procedimiento con los otros dos huevos y traten de no mezclar los

tres segmentos de hilo cortados. Realicen cada uno de los pasos con mucho cuidado paraevitar la rotura de los huevos.

Coloquen agua de la canilla en uno de los vasos y ubiquen allí uno de los huevos. Marquencon el número 1 el vaso y peguen con cinta adhesiva el segmento de hilo correspondiente enel exterior del vaso.En otro vaso, preparen una mezcla muy concentrada de sal en agua y ubiquen allí otrode los huevos. Marquen el vaso con el número 2 y peguen en su pared exterior el hilocorrespondiente.Llenen el tercer vaso con agua destilada y coloquen allí el tercer huevo. Peguen el segmentode hilo correspondiente.En todos los vasos los huevos deben quedar sumergidos en el líquido.

Dejen los vasos en un lugar donde nadie los toque durante un día. Transcurrido ese tiempo, verifiquen el perímetro de cada uno de los huevos con el segmentode hilo correspondiente.- ¿En qué huevo aumentó el perímetro?- ¿En qué medio líquido estuvo sumergido?- Elaboren una explicación relacionando ambos datos.- ¿En qué huevo disminuyó el perímetro?- ¿En qué medio líquido estuvo sumergido?- Elaboren una explicación relacionando ambos datos.- ¿Alguno de los huevos conservó su

perímetro inicial? ¿Por qué? Elaboren unaexplicación.- Diseñen un cuadro para comparar losresultados obtenidos, teniendo en cuentalas siguientes variables:- tipo de medio (hipotónico, hipertónico oisotónico)- medida del perímetro del huevo.- Respondan la pregunta inicialde la actividad.

actividades experimentales


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PARÍS ESPECIAL

Un equipo de especialistas franceses

en hematología* anunció el domingo, en

el sitio en Internet de la publicación Natu-re biotechnology, haber fabricado in vitro

por primera vez en el mundo grandes

cantidades de glóbulos rojos humanos,

maduros y funcionales. Este resultado

marca una etapa importante en la historia

de la hematología. Abre al mismo tiempo

amplias perspectivas tanto en el campo

de la investigación básica como en el de

las transfusiones sanguíneas, así como,

tal vez, en el de la terapia genética y la

lucha contra el paludismo.

La salida de un glóbulo rojo de la

médula ósea es el fruto de un proceso de

diferenciación celular a partir de células

madre. En este proceso, las células madre

dan nacimiento a eritroblastos que se

transforman en células K, precursoras de

los hematíes. Una vez liberados a la san-

gre, los glóbulos rojos tienen una vida pro-medio de 120 días. En el organismo hu-

mano se calcula que hay entre 4 y 5 millo-

nes de hematíes por mililitro de sangre.

Los investigadores franceses lograron

en una primera etapa identificar a las célu-

las madre —llamadas células CD 34— con

simples extracciones de sangre o a partir

de muestras de sangre del cordón umbi-

lical. Perfeccionaron luego un proceso de

cultivo que reproduce in vitro, de la forma

más fiel posible, el ambiente que conocen

las células en vivo. El proceso incluye tres

etapas y necesita de la concurrencia de

varios factores de crecimiento. Esto per-

mite inducir, en un plazo de 21 días, a la

transformación de cerca del 100% de las

células CD 34 en jóvenes glóbulos rojos.

Los investigadores dijeron poder obtener

de cada célula CD 34 cerca de dos millo-nes de jóvenes glóbulos rojos.

Esta técnica abre posibilidades para es-

tudiar el proceso de producción de glóbu-

los rojos de manera “antóloga”. Es decir, se

tratará de extraer células madre en la san-

gre periférica de un paciente para transfor-

marlas luego in vitro en glóbulos rojos y

transferirlas al mismo paciente. Este nue-

vo procedimiento podrá ser especialmente

útil en aquellas personas que deben some-

terse a frecuentes transfusiones.

Información general, diario La Razón, 28-12-04

(adaptación).

Consiguen crear in vitroglóbulos rojos humanosLo hacen a partir de células madre de la médula ósea. Lo consideran un gran progreso

en hematología.

IMPORTANTE HALLAZGO DE CIENTÍFICOS FRANCESES

Con-Texto de la Tecnología

Actividades

❚ Relean el artículo y resuelvan:- Describan la secuencia de procesos que ocurre en el organismo hasta la maduración de unglóbulo rojo.- Describan la secuencia de procesos que permite producir glóbulos rojos fuera del organismo.- ¿Qué problemas de salud podrían resolver la ciencia y la tecnología con los procesos anteriores?


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Dinámica del citoplasmaUna vez in gre sados los materiales en las células…

¿Có mo obtiene la célula la ener gía nece saria para reali zar sus funciones?

¿Có mo se for man los músculos?

Se denomina metabolismo el con junto total de transformaciones de materia y de ener-

gía que ocurre en el interior de las células. Estas transformaciones pueden ser de dos tipos:

❚ de obtención de la energía contenida en los nutrientes. El con junto de reacciones que

interviene en este proceso se denomina catabolismo o degradación;

❚ de elaboración de materiales básicos que son utilizados como materia prima en los pro-

cesos de crecimiento, reparación, secreción, etcétera. El con junto de reacciones que intervie-

ne en este proceso se denomina anabolismo o síntesis.

Procesos catabólicos o de degradación

Sabemos que una persona que no se

alimenta adecuadamente o que ayuna

durante un tiempo prolongado, no podrá

realizar actividades normalmente. Incluso

se puede enfermar gravemente.

Sabemos también que un deportista debe

consumir una dieta especial para cubrir el

esfuerzo que implica su actividad.Además, desde chicos nos dijeron que es

importante alimentarse para “tener más

energía”.

Fenómenos que permitendeducir procesos catabólicos

en las células

Modelo para comprenderprocesos catabólicos en las células

Durante el catabolismo, enzimas específicas transforman los nutrientes de molécula complejaen materiales de estructura más sencilla. En esta transformación se libera energía.

La glucosa es uno de los nutrientes de molécula compleja que incorporamos cuando nos

alimentamos. La obtención de energía a partir de la glucosa es un proceso catabólico yse denomina respiración celular. Durante la respiración celular, enzimas degradadorastransforman la glucosa en dióxido de carbono y agua mediante un proceso complejo, en cuyaetapa final participa el oxígeno. En la degradación se libera energía.

ABCD + enzimas A + B + C + D + enzimasenergía

Modelo escolar para comprender procesos catabólicos en las células

Con botones, clips y “anteojos de ver partículas” es posible simular un proceso catabólico como la respiración celular.

El modelo simula la transformación de glucosa (molécula compleja) y de oxígeno en dióxido de carbono y agua. Enzimas degradadoras dividen

gradualmente la glucosa en fragmentos. Este proceso libera energía.

C6H12O6 + enzimas + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + enzimasglucosa degradadoras oxígeno dióxido de carbono agua degradadoras

+ +

energía


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La respiración celular se inicia en el citoplasma y concluye en las mitocondrias. En estas

organelas interviene oxígeno que proviene de la ventilación pulmonar y finalizan los procesos

por los cuales se obtiene energía y materiales de desecho: dióxido de carbono yagua.

La energía que proviene de la respiración celular queda almacenada en una molécula

comple ja denominada ATP o adenosintrifosfato. La degradación posterior de esta molécu-

la libera la energía que se usa en las actividades del organismo.

nutriente + oxígeno + enzimas ATP + dióxido de carbono + agua + enzimas

Procesos anabólicos o de síntesis

Los procesos anabólicos o de síntesis ocurren en variadas organelas citoplasmáticas: los

ribosomas y los retículos endoplasmáticos liso y rugoso.

El retículo endoplasmático está constituido por un conjunto de tubos, sacos y vesículas

de paredes membranosas. Una parte del retículo tiene aspecto rugoso debido a los millares

de ribosomas adheridos. En este tipo de retículo endoplasmático se almacenan las proteínas

que sintetizan los ribosomas adosados. En cambio, en el interior del retículo endoplasmático

liso se sintetizan lípidos.

Sabemos que un bebé tiene músculos.Sabemos también que con tiempo

y una alimentación adecuada, sus

músculos crecerán y se fortalecerán.

Fenómenos que permitendeducir procesos anabólicos

en las células

Modelo para comprenderprocesos anabólicos en las células

Durante el anabolismo, enzimas específicas transforman moléculas de composición sencillaen otras de estructura más compleja. Estas transformaciones requieren aporte de energía.

Los músculos están compuestos principalmente por proteínas y agua. La miosina y la actinason proteínas que conforman el tejido muscular. La construcción o síntesis de miosinay de actina es un proceso anabólico. Durante ese proceso, enzimas sintetizadoras unenaminoácidos y elaboran moléculas de esas proteínas. Este proceso requiere energía aportadapor el ATP. En el organismo, el complejo ABCD puede ser, por ejemplo, una molécula de miosina.

A + B + C + D + enzimas ABCD + enzimas

Modelo escolar para comprender procesos anabólicos en las células

Con clips y “anteojos de ver partículas” es posible simular un proceso anabólico como la formación de una proteína.El modelo simula la unión de aminoácidos que producen las enzimas sintetizadoras. En este proceso se usa energía y

el resultado es la síntesis de proteínas.

energía

aminoácidos + enzimas sintetizadoras proteínas + enzimas sintetizadoras

aminoácidos proteína

energía

Mitocondria

Retículo endoplasmático rugoso


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Los procesos de síntesis y degradación que se acaban de describir, son sólo dos ejemplos

de los miles de procesos que ocurren en el medio intracelular.

Las organelas mencionadas también son sólo algunas de las que intervienen en esos

variados y comple jos procesos.

El siguiente modelo sirve para comprender algunos de los procesos metabólicos que ocu-

rren en el medio intracelular y su relación con el medio extracelular:

Medio extracelular dióxido de carbono,agua y otros desechos

Oxígeno yotros nutrientes

metabolismo

degradación energía

Intervienen en

movimiento

calor

crecimiento

reparaciónde heridas

producciónde saliva, jugogástrico, bilis,etcétera

producción denuevas células

materialessíntesis

Medio intracelular

Dinámica del núcleoEl núcleo celular está separado del citoplasma por una doble membrana llamada envol-

tura nuclear o carioteca con pequeños poros a través de los cuales circulan materiales

entre el contenido nuclear y el cito plasma.

Dentro del núcleo se encuentran los cromosomas, compuestos básicamente por enor-

mes y comple jas moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN. Dichas moléculas con-

tienen la mayor parte de la información hereditaria del organismo.

Los seres humanos tenemos 46 cromosomas en el núcleo de la mayoría de las células.

Pero en las sexuales, como los espermatozoides y los óvulos, tenemos 23 cromosomas.

Es posible establecer una analogía entre la actividad celular y una obra en construcción:

❚ en una construcción, el maestro mayor de obra, ingeniero o arquitecto conserva los pla-

nos de la obra. Los albañiles, carpinteros, techistas y pintores realizan las actividades en los

tiempos que indican los especialistas.

❚ dentro del núcleo se encuentra la información necesaria para construir partes de la

célula, dirigir los procesos metabólicos y reproducirla. La mayoría de estas actividades ocu-

rren en el citoplasma y en las organelas que contiene.

En la analogía, el ADN contenido en el núcleo sería el especialista que planifica y dirige la obra.

El citoplasma y las organelas serían los empleados que desarrollan las actividades previstas.

Núcleo celular


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Comprender e integrar

1. Lean las preguntas de apertura del capítulo 4 e intenten res-

ponderlas con lo que aprendieron.

2. ¿Cómo simular el transporte a través de la membrana plas-

mática?

Para responder esta pregunta necesitan un trozo de chinchulín

o tripa de vaca, cerdo o cordero; almidón o fécula; un vaso

pequeño; dos vasos o recipientes de paredes bajas, clips para

papeles, agua, alcohol y un gotero o pipeta.

En el vaso pequeño mezclen agua con cuatro o cinco

cucharaditas de almidón.

Corten el chinchulín en dos porciones de aproximadamente 15cm cada una. Sumerjan las porciones en alcohol durante media

hora y luego sáquenle la grasa con los dedos, debajo del agua de

la canilla.

Sujeten uno de los extremos de la porción de chinchulín en

el borde del vaso de paredes bajas con un clip. Con ayuda

del gotero o la pipeta, llenen la tripa con la mezcla de agua y

almidón. Cuando ya no puedan colocar más mezcla, sujeten el

extremo libre del chinchulín en la pared del vaso. El dispositivo

debe quedar como indica la imagen.

Rotulen este vaso con el número 1.

En el vaso número 2, procedan de la misma manera pero llenen

el interior del chinchulín sólo con agua.

Agreguen agua en los vasos hasta dejar casi sumergidas las

porciones de tripa. Dejen el dispositivo en un lugar donde nadie

lo toque hasta el día siguiente.

Transcurrido el tiempo, observen los dispositivos y resuelvan:

- Comparen el grosor de los chinchulines en ambos vasos.

¿Qué observan?

- Al iniciar el experimento y en el vaso 1… ¿Dónde estaba más

concentrada el agua?

- ¿Qué habrá ocurrido con la concentración de agua al finalizar el

experimento en este mismo vaso?

- Expliquen la causa de la diferencia de los grosores de ambas

porciones de chinchulín.

3. Si en la escuela hay lugol, podrán comprobar si en el vaso 1 del

experimento anterior se produjo movimiento de almidón hacia el

exterior del chinchulín.El lugol es una solución de yodo que se usa para detectar la

presencia de almidón. Esta solución es de color caramelo; pero

cuando se la pone en contacto con almidón se torna violeta

oscuro. Los materiales que reaccionan evidenciando la presencia

o la ausencia de un material se denominan indicadores.

Coloquen una gotita de lugol en un trozo de pan o una galletita y

observen el cambio de coloración.

¿Cómo procederían para verificar si en el vaso 1 se produjo

desplazamiento de almidón hacia el agua del vaso?

Realicen el experimento, registren los resultados y elaboren una

conclusión.

4. Relacionen los siguientes conceptos en un texto:

célula - organismo - nutrición - tejido - órgano - membrana

plasmática - transporte de materiales - difusión - sistema de

órganos - ósmosis - endocitosis - metabolismo - síntesis -

degradación - respiración celular - desechos - energía

Vaso 1 Vaso 2

transformacion de materia y energia cn2_c4

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