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Date: 05.11.2018, 03:04 / Views: 82235

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1. ¿Cómo es un ser vivo?

Desde que apareció la vida, hace más de tres mil millones de años, evolucionó y se diversificó hasta producir una gran variedad de organismos, lo cual dificulta la tarea de definirla. Por ello, se suele definir a través de tres características que comparten todos los seres vivos:

  • Tienen una gran complejidad estructural. Están constituidos por muchas moléculas diferentes, que se agrupan y forman estructuras muy complejas.
  • Están formados por células. Los más sencillos son unicelulares (constituidos por una sola célula) y los más complejos son pluricelulares (formados por más de una célula, incluso por muchos millones de células).
  • Realizan las tres funciones vitales: Nutrición , relación y reproducción.

Figura 2. Fracción de ADN.
Figura 3. Celula euceriota. Cigoto.
Figura 4. Función de relación: depredador-presa.


Recuerda.

Los virus no están formados por células.

2. El descubrimiento de la célula

La célula es la unidad con vida más pequeña de los seres vivos.

Debido a su pequeño tamaño no fue descubierta hasta la invención del microscopio.


1665

El inglés estudia láminas delgadas de corcho y observa unas cavidades a las que llama, por primera vez, «células» (pequeños compartimentos) (Figura 1.1). Más tarde identifica un «jugo» dentro de células vegetales vivas, el protoplasma (líquido en que están inmersos los orgánulos citoplasmáticos).

1676

El holandés es el primero en observar microorganismos (protozoos, bacterias) a los que llama «animáculos».

1831

El escocés descubre el núcleo en células vegetales.

1838

El alemán afirma que todas las plantas están formadas por unidades llamadas células y el alemán lo extiende a los animales y a todos los seres vivos.

1855

El suizo supone la existencia de una lámina invisible que rodea cada célula: la membrana.

Siglo XX

Se visualiza la membrana plasmática al .

De esta manera se establecieron los principios de la teoría celular:

  1. Todos los seres vivos estamos constituidos por unidades básicas denominadas células.

  2. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ya que todos los seres vivos estamos formados por células y a través de ellas realizamos las funciones vitales.

  3. Todas las células proceden, por división, de otras células.

3. Las reacciones químicas de la vida

Los seres vivos necesitan obtener materia para construir (crecer) y mantener su cuerpo (reponer celulas que han muerto) y energía para realizar cualquier acción, ya que la vida se produce mediante miles de reacciones químicas que ocurren en cada momento de manera coordinada.

Se llama materia inorgánica a la que no contiene átomos de carbono en sus moléculas (salvo algunas moléculas que sí tienen carbono pero su estructura es similar a otras moléculas inorgánicas, Na2CO3, Carbonato de sodio, similar al sulfato de sodio, Na2SO4). Por ejemplo, el agua, H2O, o la sal común, NaCl.
Las moléculas que poseen carbono son orgánicas, como la glucosa, formada por seis átomos de carbono, doce de hidrógeno y seis de oxígeno: C6H12O6 (Figura 1.3). El CO2, el CO y los carbonatos son considerados materia inorgánica, a pesar de contener carbono.
Figura 6.Molécula de Glucosa Glucose Fisher to Haworth
Figura 7. Ciclación de la glucosa

Definición: Se llama metabolismo al conjunto de todas las reacciones químicas que tienen lugar constantemente en las células de un ser vivo .

Anabolismo.

Es un proceso en el que se producen reacciones químicas que forman moléculas orgánicas complejas consumiendo energía.

Una parte de las reacciones químicas de los seres vivos se producen para construir moléculas orgánicas complejas (glúcidos, lípidos, proteínas...) o bien para fabricar y mantener las estructuras celulares. Así, el organismo puede crecer o reemplazar las partes muertas o deterioradas..

Catabolismo.

Es un proceso en el que se producen reacciones químicas que rompen moléculas complejas y producen moléculas simples aportando energía a la actividad diaria de los seres vivos.

Las demás reacciones químicas tienen como finalidad destruir moléculas orgánicas para liberar la energía que el organismo necesita en cada momento para la digestión y absorción del alimento, en la respiración, en la recepción de estímulos, en el movimiento, en el mantenimiento de la temperatura corporal, etc.

El metabolismo es la suma del anabolismo y el catabolismo.

¿Cuáles son las biomoléculas que los seres vivos utilizan principalmente para obtener energía? ¿Cuáles son las más energéticas?

Los seres vivos utilizan los glúcidos y los lípidos principalmente como fuente de energía. Los lípidos liberan aproximadamente el doble de energía que los glúcidos.

4. Las funciones vitales

Todos los seres vivos tienen en común la capacidad de realizar tres importantes procesos que llamamos funciones vitales:

  1. Nutrición. Consiste en obtener materia y energía del entorno para mantener el cuerpo.

  2. Relación. Permite reconocer el ambiente e interaccionar con él.

  3. Reproducción. Posibilita originar descendientes similares y, por tanto, mantener la especie en el tiempo.
    Estas funciones pueden realizarse de maneras muy distintas, lo cual hace a cada especie diferente a las demás.

4.1. La nutrición

El mantenimiento de la vida implica para cualquier ser vivo consumir moléculas de su cuerpo que debe reponer con frecuencia.

Definición: La nutrición es el conjunto de procesos por los que los seres vivos optienen e intercambian materia y energía del medio externo para incorporarlas al propio organismo y utilizarlas para satisfacer todas sus necesidades. Se realiza en dos fases diferenciadas.

Primera parte: La obtención de materia y energía, tiene lugar dentro de cada célula del organismo y se denomina nutrición celular. Existen dos tipos de nutrición celular, según el tipo de materia obtenida y la forma en que se captura la energía: autótrofa y heterótrofa.

  • Nutrición autótrofa. Los seres vivos autótrofos incorporan materia inorgánica (agua, CO2 y sales minerales) para transformarla en materia orgánica (azúcares y otras moléculas de gran tamaño). La mayoría de ellos obtienen la energía de la luz solar, realizando la fotosíntesis, que tiene lugar en los cloroplastos. Otros obtienen la energía de reacciones químicas, se le llama quimiosíntesis
  • Nutrición heterótrofa. Los seres vivos heterótrofos solo pueden obtener materia orgánica alimentándose de otros seres vivos o de restos de ellos. La energía la obtienen de esa materia orgánica.

Figura 8. Gingko. Autótrofo.
Figura 9. Mantis religiosa. Heterótrofo. Segunda parte: consiste en la destrucción de la materia orgánica para obtener la energía contenida en ella. Esto se realiza en la mayoría de los seres vivos mediante un proceso llamado respiración, que requiere de la presencia de oxígeno. Se realiza en el interior de la célula recibe así mismo el nombre de respiración celular.

4.1.1.  Nutrición autótrofa

Los organismos autótrofos son los únicos capaces de producir materia orgánica a partir de la materia inorgánica. Incorporan a la biosfera el elemento carbono, que todos los seres vivos necesitan para construir sus propias moléculas orgánicas.

Esta nutrición es la que realizan todos los vegetales, las algas y algunas especies de bacterias, las cianobacterias. La mayoría de estos seres vivos utilizan el Sol como fuente de energía (fotosíntesis), algunas especies de bacterias oxidan moléculas inorgánicas para obtener la energía que contienen (quimiosíntesis) y pueden vivir en zonas donde no llega la luz solar.

La nutrición autótrofa de los organismos fotosintéticos consiste en una serie de procesos que, en los vegetales, son los siguientes:

4.1.1.1. La nutrición de las plantas paso a paso

4.1.1.1.1. La absorción de las sustancias minerales y del agua

Las plantas toman las sustancias minerales y el agua a través de los numerosos pelos absorbentes que tienen las raíces. La mezcla de sustancias minerales y de agua se llama savia bruta.

4.1.1.1.2. El transporte de la savia bruta

La savia bruta asciende hasta las hojas a través de las células del xilema, que se disponen en filas formando vasos conductores (leñosos).


Figura 10.


Figura 11.

4.1.1.1.3. La fotosíntesis

Se realiza en los cloroplastos del parénquima clorofílico de las hojas. En ellos se encuentra la clorofila, un pigmento de color verde capaz de captar la luz del Sol.
El proceso de la fotosíntesis consiste en fabricar nutrientes (hidratos de carbono) a partir de la savia bruta, del CO2 (que se absorbe por los estomas de las hojas ) y de la energía solar. Durante este proceso además de fabricarse hidratos de carbono, también se desprende oxígeno. La mezcla de hidratos de carbono y agua forma la savia elaborada.

4.1.1.1.4. La distribución de la savia elaborada

La savia elaborada se distribuye a toda la planta a través de las células del floema, que se disponen formando vasos conductores (liberianos) .


Figura 12.
Figura 13.

4.1.1.1.5. La respiración

La energía necesaria para que las plantas realicen sus funciones vitales se obtiene en la respiración.
El proceso de la respiración consiste en obtener energía mediante la combustión de los hidratos de carbono fabricados en la fotosíntesis.
Toda combustión necesita la presencia de oxígeno para llevarse a cabo.
La respiración celular se realiza en las mitocondrias, y el oxígeno necesario para el proceso se toma a través de los estomas de las hojas y de los pelos absorbentes de las raíces.

4.1.1.1.6. La eliminación de gases y de otros productos de excreción

El exceso de agua se elimina en forma de vapor a través de los estomas. El proceso se denomina transpiración. También expulsan el dióxido de carbono procedente de la respiración celular y el oxígeno resultante de la fotosíntesis.
Algunas sustancias de desecho, como las resinas o el látex, se eliminan a través de unos vasos conductores especiales; otras se almacenan en las enormes vacuolas de las células de las hojas, y se deshacen de ellas cuando estas caen en otoño.
La transpiración facilita la absorción de la raíz y el ascenso de la savia bruta por el tallo. Si la transpiración es excesiva, la planta cierra sus estomas. A veces, el exceso de agua se pierde en forma de gotas, que se forman en los bordes de las hojas, proceso que se denomina gutación

3.3.6.1. Necesitas saber que...

La excreción ha permitido a ciertas plantas denominadas halófitas vivir en ambientes con alta salinidad, como suelos salinos, zonas costeras, desiertos, etc., acumulando las sales en el interior de vacuolas de células especiales de las hojas o expulsándolas directamente al exterior.


Figura 14.


Figura 15.

Experimenta y comprueba cómo influye la cantidad de sales minerales del suelo en el crecimiento de las plantas.

Pon a germinar varias semillas (de lentejas o garbanzos, por ejemplo) en dos recipientes distintos de poca altura. Uno debe contener tierra fértil (mantillo, se usa para los tiestos en casa) y el otro tan solo arena. Riégalos un poco cada dos o tres días y estudia su crecimiento durante un mes. La arena carece de sales minerales, por lo que las plantas, después de germinar, apenas podrán desarrollarse, mientras que las sembradas en tierra mostrarán un crecimiento normal. Haz una fotografía de cada una el primer día y al cabo del mes, tienes que enviarlas al aula virual que te dirá tu profesor.

4.1.1.2. La importancia de la fotosíntesis

Los vegetales captan la energía solar gracias a varias sustancias coloreadas (pigmentos) presentes en los cloroplastos.

Se trata de un proceso en el que se desprende oxígeno a la atmósfera. Se puede representar de modo resumido así.

    CO2 + H2O    Materia orgánica + O2

El principal pigmento de la fotosíntesis es la clorofila. Es de color verde y da ese color a las hojas y tallos hervaceos de los vegetales. Otros pigmentos son la xantofila (amarilla) (color pardo-amarillo de las hojas secas) y el caroteno (rojo, naranja ) (tomates, zanahorias.....).

Las algas obtienen del agua en que viven todo lo necesario para la fotosíntesis y lo incorporan a través de toda la superficie de su cuerpo, incluido el CO2 disuelto en el agua. Solo pueden vivir hasta donde llega la luz solar. Máximo a 200 m de profundidad.

La fotosíntesis tiene lugar en dos fases. La primera, llamada fase luminosa, solo se realiza de día, pues consiste en captar la energía solar. En la segunda, la fase oscura, utilizan la energía para producir materia orgánica y se realiza tanto de día como de noche.

El proceso fotosintético es importantísimo para todos los seres vivos por varias razones

  • Es casi la única forma en que se produce materia orgánica,que es el alimento de todos los seres vivos heterótrofos. Si no existiera la fotosíntesis, nuestro mundo sería muy diferente y nosotros no estaríamos en él.
  • El otro producto de la fotosíntesis es el oxígeno, que se desprende a la atmósfera, lo cual permite la respiración, un proceso que realizan la gran mayoría de los seres vivos, incluidos los fotosintéticos.
  • Parte del oxígeno enviado a la atmósfera se transformó hace muchos millones de años en ozono (O3), un gas que absorbe la radiación ultravioleta procedente del Sol. Así impide que dicha radiación llegue a la superficie terrestre, donde produciría la muerte de todos los seres vivos que habitamos fuera del agua.

Figura 16. Cloroplasto

Investiga:

Utiliza varias plantas y diseña un experimento para comprobar cómo influyen en la fotosíntesis dos variables como el agua y la temperatura.

Cada variable debe ser estudiada de forma separada, para no confundir el efecto que cada una de ellas puede causar.

Para conocer el efecto del agua en el crecimiento de la planta (y, por tanto, en la fotosíntesis) necesitamos tener en el laboratorio (de tu terraza) dos plantas colocadas cada una en una maceta. Las someteremos a distintas condiciones de humedad durante un mes y comprobaremos los resultados. Una de ellas no recibirá agua durante todo el experimento. La segunda la regaremos con la periodicidad necesaria para que la tierra se mantenga suficientemente húmeda.

Si hemos hecho bien el experimento, la planta que re­cibe agua debe crecer mucho mejor que la que hemos mantenido en seco, ya que el agua es uno de los nu­trientes necesarios para cualquier ser vivo.

Para conocer la influencia de la temperatura utilizaremos otras dos plantas. Colocaremos las dos en el exterior, una deberá estar al aire libre, pero procurando que no influyan otras variables (lluvia, viento, luz) y la otra dentro de una pequeña caja hecha con plásticos y listones de madera a modo de invernadero. Si las temperaturas no son muy altas, crecerá más rápido la situada en el invernadero, pues el calor la estimulará en su desarrollo.

 4.1.2. Nutrición heterótrofa

La nutrición heterótrofa es la que realizamos los animales, los hongos, los protozoos y muchas especies de bacterias.

Estos seres vivos no son capaces de transformar la materia inorgánica en orgánica, por lo que deben alimentarse de otros seres vivos o de materia orgánica producida por ellos. En este tipo de nutrición podemos distinguir las siguientes fases:

1. Ingestión.

Consiste en la incorporación del alimento desde el medio externo al interior del cuerpo.

2. Digestión.

Consiste en transformar el alimento incorporado en pequeñas moléculas orgánicas (nutrientes) que las células puedan utilizar.

3. Absorción y utilización de los nutrientes.

Las moléculas obtenidas pueden servir para construir las estructuras corporales (crecer o reponer las dañadas o muertas) o ser destruidas para obtener energía en el proceso de respiración celular.

4. Excreción.

Como resultado de la digestión se producen algunas sustancias no aprovechables; algunas, tóxicas para el organismo, por lo cual deben ser eliminadas expulsandolas al exterior.

4.1.2.1. Diferentes tios de nutrición heterótrofa.

Seres unicelulares: la célula captura el alimento y vierte los enzimas digestivos de sus lisosomas (los orgánulos con función digestiva de la célula) sobre él. Luego, las sustancias aprovechables son absorbidas al interior de la célula. Los residuos los elimina al exterior.

Los hongos: la nutrición se realiza absorbiendo materia orgánica del sustrato sobre el que viven. Unos se alimentan de materia orgánica muerta, algunos viven de forma parásita sobre o dentro de otros seres vivos (Hongos de los árboles), y otros viven en simbiosis con vegetales (ayudándoles a absorber agua y sales minerales por las raices) .

Los animales: en los cnidarios, moluscos, equinodermos, artróopos y los vertebrados existe una clara diferenciación celular: tienen diferentes tipos de células y cada uno desarrolla una función concreta. Las células con la misma función se agrupan formando tejidos y estos forman órganos, los cuales a su vez dan lugar a aparatos y/o sistemas.

En estos animales la función de nutrición la realizan varios sistemas o aparatos.

Digestivo. Captura y transforma las moléculas complejas de los alimentos en nutrientes sencillos utilizables por las células.

Circulatorio. Distribuye los nutrientes resultantes de la digestión y el oxígeno que recoge del sistema respiratorio a todas las células del cuerpo. Y los productos de deshecho del metabolismo celular y lo lleva al aparato excretor y al respiratorio (CO2).

Respiratorio. Obtiene el oxígeno y elimina el dióxido de carbono que intervienen en la respiración celular.

Excretor. Mediante la orina elimina residuos disueltos en agua.

 

 


Figura 17. Paramecio. Protista heterótrofo .
Figura 18. Bacterias heterótrofas.
Figura 19. Penicillium mandarijntjes, Heterótrofo, se alimenta de nanajas.


Figura 20. LIbélula, carnívoro.

4.1.3. La respiración celular

La obtención de energía a partir de la materia orgánica almacenada en el organismo tiene lugar en la mayoría de seres vivos mediante la respiración, un proceso en cierto modo contrario al de la fotosíntesis, ya que la respiración es un proceso catabólico y la fotosíntesis, anabólico.

La respiración ocurre en las mitocondrias de todas las células del organismo, de ahí que se llame respiración celular (Figura 1.17).

Cuando las moléculas orgánicas reaccionan con oxígeno, se rompen y liberan energía, la que tomaron loa seres autótrofos para formarlas . Además, se forman CO2 y agua (que son expulsados al medio), siguiendo esta reacción:

Materia orgánica + O2    CO2 + H2O + Energía química
C6H12O6 + O2    CO2 + H2O + Energía

La respiración celular es un proceso análogo a la combustión que tiene lugar en el motor de un avión o en una cocina de gas, salvo que la glucosa se cambia por otros hidruros. En todos ellos se hace reaccionar materia orgánica con oxígeno. Pero en la célula no se produce llama, pues transcurre lentamente para que la energía se libere de manera controlada y no se genere mucho calor.


Figura 21. Respiración en una planta.

Experimenta

¿Cómo podemos comprobar la influencia de la falta de oxígeno en la respiración?

Todos los órganos de las plantas necesitan respirar, incluso las raíces. Estas lo hacen tomando el oxígeno del aire que existe en los poros del suelo. Si regamos una planta en una maceta hasta inundar la tierra de agua, esta ocupará todos los huecos y expulsará el aire, por loque las raíces no podrán respirar y la planta morirá en poco tiempo

La respiración es un proceso que se realiza sin interrupción, durante todo el día por que las células necesitan energía en todo momento,

Los seres vivos que utilizan oxígeno se denominan aerobios.

Algunos organismos (ciertas bacterias y levaduras) son capaces de vivir en ausencia de oxígeno, son anaerobios. Realizan un proceso semejante, llamado fermentación, que libera mucha menos energía.

Investiga:

Escribe la reacción química de la respiración celular si la materia orgánica utilizada para obtener energía es la glucosa (C6H12O6 ). Ya que toda la glucosa se transforma en CO2 y H2O, ¿cuántas moléculas de CO2 debes indicar que se forman en la reacción? Como todo el hidrógeno pasa a formar parte del agua, ¿cuántas moléculas de agua debes poner? La glucosa tiene 6 átomos de oxígeno, ¿cuántas moléculas de dicho gas se combinan con la glucosa teniendo en cuenta la cantidad de CO2 y H2O resultantes al final?

  • Carbono: como todos los átomos de carbono de la glucosa dan lugar a CO2, y la glucosa tiene 6 carbonos, entonces se forman 6 moléculas de dióxido de carbono.

  • Hidrógeno: en la glucosa hay 12 átomos de hidrógeno y todos pasan a formar parte del agua, cuya molécula tiene 2 átomos de hidrógeno. Por tanto, se forman 6 moléculas de agua.


Figura 22. Levadura del pan. Saccharomyces cerevisiae.
  • Oxígeno: al final de la reacción hay 12 átomos de oxígeno en las 6 moléculas de CO2 (6 · 2) y 6 oxígenos más en las 6 moléculas de H20. En total, 18 átomos de oxígeno. Como la glucosa tiene solo 6 átomos de O2, el resto (los otros 12 átomos) procede del oxígeno del aire. Como cada molécula de oxígeno está formada por 2 átomos, son 6 moléculas de oxígeno las que se combinan con la glucosa.

Es decir, cada molécula de glucosa se combina con 6 moléculas de oxígeno y de la reacción se obtienen 6 moléculas de dióxido de carbono y 6 moléculas de agua (más energía).

C6H12O6 + 6O2   6CO2 +  6H2O + Energía

 

 





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