BIOLOGÍA 1 BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR

BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
COLEGIO DE
BACHILLERES DEL
ESTADO DE BAJA
CALIFORNIA SUR
DIRECCIÓN GENERAL
DIRECCIÓN ACADÉMICA
DEPARTAMENTO DEL
SISTEMA DE EDUCACIÓN
AUTO-PLANEADA
ASIGNATURA:
BIOLOGÍA I
BLOQUE III:
Estructura y Función
Celular
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
CUADERNO DE TRABAJO DE
BIOLOGÍA I: BLOQUE III
 Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California Sur
Antonio Navarro #462 e/Aquiles Serdán y Guillermo Prieto
Teléfono (612) 125-30-50 • Fax (612) 125-30-58
SEPTIEMBRE 2013
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
PRESENTACIÓN
A partir del Ciclo Escolar 2009-2010 la Dirección General del Bachillerato
incorporó en su plan de estudios los principios básicos de la Reforma Integral
de la Educación Media Superior (RIEMS) cuyo propósito es fortalecer y
consolidar la identidad de este nivel educativo, en todas sus modalidades y
subsistemas; proporcionar una educación pertinente y relevante al estudiante
que le permita establecer una relación entre la escuela y su entorno; y facilitar
el tránsito académico de los estudiantes entre los subsistemas y las escuelas.
Para el logro de las finalidades anteriores, uno de los ejes principales de
la Reforma Integral es la definición de un Marco Curricular Común (MCC), que
compartirán todas las instituciones de bachillerato, basado en desempeños
terminales, el enfoque educativo basado en el desarrollo de competencias, la
flexibilidad y los componentes comunes del currículum.
A propósito de éste destacaremos que el enfoque educativo permite:
Establecer en una unidad común los conocimientos, habilidades, actitudes y
valores que el egresado de bachillerato debe poseer.
Es propósito de la RIEMS el dar una identidad compartida entre todas
las opciones de la Educación Media Superior independientemente de las
modalidades en que se oferten, que asegure en sus egresados el dominio de
las competencias que conforman el MCC que da sustento al Sistema Nacional
de Bachillerato, y que para contribuir a los propósitos señalados nuestros
programas de asignaturas se apegarán a la opción IV Educación Auto
planeada, enunciada en el artículo secretarial 445.
Esta opción de la modalidad mixta se caracteriza por la flexibilidad en el
horario y para acreditar la trayectoria curricular, así como por la variable que
refleja en el ámbito de la mediación docente.
Los estudiantes:
1. Aprenden en grupo. Por lo menos 30% de sus actividades de
aprendizaje las desarrollan bajo la supervisión del docente;
2. Siguen una trayectoria curricular combinada. Es preestablecida en el
caso de las asignaturas seriadas y libres para el resto de las
asignaturas;
3. Cuentan con mediación docente. Es obligatorio para la institución
educativa tener a disposición el personal docente con la preparación
adecuada para desempeñar dentro del plantel las actividades que le
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
son propias. En todo caso la mediación estará en función de las
necesidades de los estudiantes y de las horas frente a docente que
requiere esta opción educativa;
4. Pueden prescindir de la mediación digital;
5. Desarrollan dentro del plantel las actividades que frente a docente
señala el plan y programas de estudio y pueden realizar el trabajo
independiente que establezca el propio plan desde un espacio diverso;
6. Determinan libremente su calendario y cuentan con un horario de
estudio flexible;
7. Están sujetos a las evaluaciones que para acreditar los programas de
estudio aplique la institución educativa;
Desde el punto de vista curricular, cada materia de un plan de estudios
mantiene una relación vertical y horizontal con el resto, reiterando la
importancia de establecer este tipo de relaciones al promover el trabajo
interdisciplinario, en similitud a la forma como se presentan los hechos reales
en la vida cotidiana. Biología I, permite el trabajo interdisciplinario, en relación
directa con la Química I y II, Matemáticas I, Física I y II, Ética y Valores I y II,
Biología II, así como Ecología y Medio Ambiente. La presencia de la vida en el
planeta Tierra es un hecho complejo que ha motivado, y sigue despertando
diversas investigaciones para comprender el origen de los organismos vivos. El
conocimiento es producto del trabajo de numerosos hombres y mujeres
dedicados a comprender y explicar los hechos y fenómenos de la naturaleza;
desde los filósofos, naturalistas, astrónomos, hasta cada una de las disciplinas
que hoy se relacionan con la Biología, las cuales nos ayudan a comprender, de
forma más amplia, el estudio de los seres vivos.
El programa de Biología I está conformado por cinco bloques, aquí te
presentamos el tercer bloque: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR.
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
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ÍNDICE
PAGINA
INTRODUCCIÓN
LA CÉLULA Y LA TEORÍA CELULAR
Historia del estudio celular
Propiedades de un sistema vivo
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS
PROCARIOTA Y EUCARIOTA.
Orgánulos celulares
PROCESOS CELULARES: TRANSPORTE DE
SUSTANCIAS Y COMUNICACIÓN CELULAR.
Comunicación celular
REPRODUCCIÓN
MEIOSIS.
CELULAR:
MITOSIS
Y
Mitosis
Meiosis
¿ESTAS LISTO PARA EVALUARTE?
BIBLIOGRAFIA
FUENTES DE INFORMACIÓN
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BLOQUE III. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
En este bloque III se describen las
características básicas de la
célula, su origen, evolución y
clasificación. De acuerdo a su
estructura interna, las células se
dividen
en:
procariotas
y
eucariotas, y están delimitadas por
membranas que constituyen una
barrera de protección y de
intercambio, entre el medio interno
y su ambiente. Se comunican
constantemente
para
el
mantenimiento de la homeostasis,
y se reproducen mediante dos
procesos: la mitosis y la meiosis
OBJETOS DE APRENDIZAJE:




La célula y la teoría celular.
Estructura y función de las células procariota y eucariota.
Procesos celulares: transporte de sustancias y comunicación celular.
Reproducción celular: mitosis y meiosis.
LA CÉLULA Y LA TEORÍA CELULAR
En la actualidad, la célula es considera como la unidad: morfológica (los seres
vivos están formados por
una
o
más
células),
fisiológica (realizan diversas
funciones como la nutrición)
y
de
origen
(tiene
mecanismos que le permite
generar nuevas células como
la reproducción). Debido a su
complejidad, el conocimiento
biológico se ha subdivido en
una serie de ramas, entre
ellas la citología, que es la
ciencia
encargada
de
estudiar a las células.
A lo largo del tiempo, el
hombre ha tratado de
descifrar
diversas
interrogantes que lo han
perturbado: entre ellas ¿Qué
es la vida?, lo que ha dado origen a muchas teorías con distintas perspectivas.
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
A partir de siglo XIX, muchos científicos realizaron experimentos orientados a
probar que a partir de sustancias químicas inorgánicas, y en condiciones
especiales, es posible originar sustancias orgánicas suficientes para que se
organicen y formen un organismo.
Si condensamos dos en
un día (en una escala de
tiempo de 24 horas), los
sucesos más importantes
de la Tierra. A las 12 de
la media noche, se forma
la tierra (hace 4600
millones de años), la vida
aparece
relativamente
temprano, antes de las 6
de la mañana (3600 m.
a.), los primeros seres
pluricelulares surgen a
las 8 de la noche (550 m.
a.) y el género Homo, al
cual pertenecemos los
humanos,
hace
su
aparición casi al acabar
el día, a sólo 30
segundos de que termine
el día (2 m. a.).
¿Te has preguntado cómo se originó la primera célula? Hace aproximadamente
5.000 millones de años, según calculan los cosmólogos, el Sol comenzó su
existencia, mientras que los planetas, incluyendo la Tierra, aparecieron hace
4.600 millones de años. Durante el tiempo en que la Tierra y otros planetas estaban formándose, la liberación de
energía
a
partir
de
materiales
radiactivos mantenía sus interiores muy
calientes. Se supone que la atmósfera
primitiva estaba formada principalmente
por hidrógeno y helio. Posteriormente, a
partir de los gases desprendidos por los
volcanes -como el metano, nitrógeno y
vapor de agua- se habría formado una
atmósfera secundaria. Al descender la
temperatura, las nubes de vapor se
habrían condensado y se habrían
formado los océanos calientes y poco
profundos de la Tierra primitiva.
Desde una perspectiva bioquímica, tres características distinguen a las células
vivas de otros sistemas químicos:
1. La capacidad para duplicarse generación tras generación;
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2. La presencia de enzimas, las proteínas complejas que son esenciales
para las reacciones químicas de las que depende la vida, y
3. Una membrana que separa a la célula del ambiente circundante y le
permite mantener una identidad química distinta.
Hay un acuerdo general en dos aspectos críticos acerca de la identidad de las
sustancias presentes en la atmósfera primitiva y en los mares durante este
período:
1. Había muy poco o nada de oxígeno presente.
2. Los cuatro elementos primarios de la materia viva (hidrógeno, oxígeno,
carbono y nitrógeno) estaban disponibles en alguna forma en la
atmósfera y los océanos primitivos.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Menciona cuales son los gases que estuvieron disponibles en la
atmosfera secundaria y explica ¿Cómo se relacionan estos gases
con los seres vivos?:
______________________________________________________________
______________________________________________________________.
El primer conjunto de hipótesis
verificables acerca del origen
de la vida fue propuesto por A.
I. Oparín y J. B. Haldane
quienes, trabajando en forma
independiente, postularon que
la aparición de la vida fue
precedida por un largo período
de "evolución química". Así
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mismo deducen que en la tierra primitiva se formaron las moléculas orgánicas
necesarias para la vida a partir de los gases atmosféricos y del agua
acumulada en los mares poco profundos. Al concentrarse algunas moléculas
formaron agregados plurimoleculares que progresivamente fueron capaces de
intercambiar materia y energía con el ambiente. En estas estructuras coloidales
-a las que Oparin llamó coacervado- se habría desarrollado un proceso
fisiológico sencillo, punto de partida de todo el mundo viviente. En la actualidad,
los experimentos realizados por diversos científicos como Miller y Urey, han
sugerido procesos que han formado estructuras semejantes a células,
separadas de su ambiente por una membrana y capaces de mantener su
integridad química y estructural.
La energía que produjo las primeras moléculas orgánicas provino de diversas
fuentes: calor, radiaciones ultravioletas y descargas eléctricas. Cuando
aparecieron las primeras células primitivas, o estructuras semejantes a células,
requirieron un aporte continuo de energía para mantenerse, crecer y
reproducirse.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Ordena los pasos que sigue la evolución química propuesta por
Oparín y Haldane en la aparición de la vida (coloca dentro del
paréntesis los números del 1 al 3)
(
)
Al concentrarse algunas moléculas se formaron agregados
plurimoleculares.
(
)
Se formaron estructuras coloidales llamados coacervados, punto
de partida del mundo vivo.
(
)
En la tierra primitiva se formaron las moléculas orgánicas
necesarias.
Los organismos modernos y las células de las cuales están constituidos,
pueden satisfacer sus requerimientos energéticos de dos formas:
 La
heterótrofa:
son
organismos que dependen
de fuentes externas de
moléculas orgánicas para
obtener su energía y sus
moléculas
estructurales.
Todos los animales y los
hongos, así como muchos
organismos unicelulares.
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 Los
autótrofos:
son
capaces de sintetizar sus
propias
moléculas
orgánicas ricas en energía a
partir
de
sustancias
inorgánicas simples. La
mayoría
realizan
fotosíntesis, lo que significa
que la fuente de energía
para sus reacciones de
síntesis es el sol. Sin
embargo, ciertos grupos de
bacterias,
son
quimiosintéticas,
estos
organismos capturan la energía liberada por reacciones inorgánicas
específicas para impulsar sus procesos vitales, incluyendo la síntesis de
las moléculas orgánicas necesarias.
Aunque los biólogos aún no han podido resolver el problema acerca de si las
primeras células fueron heterótrofas o autótrofas, es seguro que sin la
evolución de los autótrofos la vida en la Tierra pronto habría llegado a su fin.
En la actualidad, los seres vivos se clasifican en 6 reinos: arqueobacterias,
eubacterias, protistas, hongos, plantas y animales.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Explica como satisfacen sus requerimientos energéticos las células
autótrofas y heterótrofas.
______________________________________________________________
______________________________________________________________.
Historia del estudio celular
El concepto moderno de la Teoría Celular se puede resumir en los siguientes
principios:
 La célula es la unidad anatómica: los seres vivos están formados por
una o más células.
 Es la unidad de origen: todos los seres vivos proceden de células
preexistentes, por la división de éstas.
 La célula es la unidad fisiológica: las funciones vitales de los
organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato,
controladas por sustancias que ellas segregan. Es un sistema abierto,
que intercambia materia y energía con su medio.
 La célula también es la unidad genética: contiene toda la información
hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y
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el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la
transmisión de esa información a la siguiente generación celular.
Debido a las limitaciones del ojo humano, muchas de las primeras
investigaciones biológicas se concentraron en desarrollar herramientas como la
lupa y microscopio, para ayudarnos a ver cosas muy pequeñas.
La biología es un área muy rica visualmente. Sin embargo muchas de las
estructuras biológicas más interesantes son más pequeñas de lo que el ojo
humano puede ver sin ayuda. En realidad el ojo humano tiene una resolución
de cerca de 100 µm. En el cuadro de abajo nota que de todas las estructuras
nombradas, solamente la célula vegetal está escasamente dentro de nuestra
resolución.
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µm= micrómetro; nm= nanómetro; Å= ångström
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Marca con una (V), si es verdadero y con (F) si el enunciado es
falso.
(
)
La célula es la unidad de origen porque los seres vivos están
formados por una o más células.
(
)
La célula es la unidad genética porque contiene toda la información
hereditaria necesaria para un organismo.
(
)
El ojo humano tiene una resolución de 200 µm.
Propiedades de un sistema vivo
A manera de resumen, podemos enlistar las características que reúne un
organismo para considerarlo como un sistema vivo, ya sea desde el nivel
microscópico o macroscópico.
 Nivel de organización: La naturaleza en su afán de reducir los errores
que se puedan generar en un sistema vivo, le confiere a las células la
propiedad de organizarse a distintos niveles entre los cuales podemos
contemplar: la organización de átomos (La célula no es una colección de
elementos químicos de la tierra dispuestos aleatoriamente, en realidad
es un sistema químico selectivo conformado esencialmente por C, H, O,
N, S, P, que son los principales elementos de la vida. Lo anterior revela
que el evento celular y su organización no es producto del azar. Por otra
parte, la célula se considera en realidad un sistema termodinámico
abierto, que toma energía de su entorno para mantener la estructura) en
moléculas de tamaño pequeño, éstas a su vez en polímeros gigantes y
luego en complejos poliméricos que subsecuentemente conformarán los
organelos subcelulares y finalmente la célula como unidad básica
estructural y funcional.
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 Nutrición: Las células toman sustancias del medio que utilizan en la
obtención y transformación de la energía necesaria para su
metabolismo.
 Crecimiento: También son capaces de utilizar las sustancias que
asimilan del medio para sintetizar biomoléculas que contribuyen al
aumento de su tamaño y autorreplicación. El crecimiento es por tanto, un
aumento en la masa celular como resultado en el incremento del tamaño
y/o número de las células individuales. Este crecimiento puede ser
uniforme en las diversas partes del cuerpo de un organismo, o
diferencial en unas partes, de modo que las proporciones corporales
cambian de acuerdo con el crecimiento.
 Diferenciación: Esta propiedad hace parte del ciclo celular, originando o
modificando ciertas estructuras y/o sustancias que conducen a cambios
en su morfología y función.
 Señalización Química: Es una característica que se presenta con
mayor frecuencia en los organismos pluricelulares cuyas células
requieren de señales químicas que facilitan la comunicación intercelular,
la cual permitirá que posteriormente se puedan diferenciar y cumplir con
una función determinada.
 Respuesta a estímulos (Irritabilidad): ocasionados por cambios físicos
o químicos en el ambiente interno o externo. Las células poseen
mecanismos que le permiten desarrollar cierta sensibilidad a sustancias
químicas, tales como hormonas, factores de crecimiento, materiales
extracelulares, entre otros. Las respuestas más comunes a los
diferentes estímulos pueden conducir a la alteración de las actividades
metabólicas, preparación para la división celular, desplazamiento de un
lugar a otro y aún al suicidio (apoptosis).
 Evolución: Las células son susceptibles de cambios para adquirir
nuevas propiedades biológicas que les permitan adaptarse a medios
particulares o a su misma supervivencia. Por consiguiente se pueden
elaborar árboles filogenéticos que muestran las relaciones existentes
entre ellas.
 Capacidad de autorregulación (homeostasis): siendo un sistema tan
complejo, necesita de ciertos mecanismos de control (retroalimentación
negativa y positiva) para corregir errores que se pueden presentar. La
autorregulación se hace evidente cuando falla alguno de los puntos de
control como en el caso del cáncer (por aceleración de la mitosis).
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Relaciona correctamente ambas columnas sobre las características
que reúne un ser vivo (coloca dentro del paréntesis la letra correcta).
a) Nutrición
(
)
Toman las sustancias necesarias para su
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b) Evolución
(
)
c) Crecimiento
(
)
d) Homeostasis
(
)
e) Diferenciación
(
)
ESTRUCTURA
EUCARIOTA.
Y
FUNCIÓN
metabolismo.
Forma parte del ciclo celular y conduce a
cambios en su morfología.
Necesita de mecanismos de control para
corregir errores.
Utilizan sustancia del medio y sintetizan las
biomoléculas para su desarrollo.
Las células son susceptibles a cambios
que le permiten adaptarse al medio.
DE
LAS
CÉLULAS
PROCARIOTA
Y
Con el desarrollo de la microscopía, en 1937 Chatton propuso dos términos
para designar las clases de células presentes en la naturaleza: células
procarióticas y células eucarióticas. (pro = antes, karyon = núcleo, eu =
verdadero).
Las células procariotas (bacterias y las cianobacterias), son a menudo
descritas como " los bolsos de enzimas. La célula típica tiene varios
compartimentos bien definidos; está rodeada por dos membranas que incluyen
un compartimento periplasmático que es usado para la captura y la
clasificación de sustancias nutritivas y desechos. El centro de la célula está
ocupado por el cromosoma bacterial, ésta es una unidad de ADN, simple, larga
y circular, ésta constituye los genes esenciales de la bacteria y se encuentra en
un área equivalente que sirve de núcleo y denominada nucleoide, genes
adicionales están situados en pequeños círculos o hebras lineales de ADN,
llamados plásmidos y que se encuentran en el citoplasma. El citoplasma ocupa
las partes restantes de la célula, y está lleno de ribosomas y muchas enzimas
diferentes. Los complejos de multiproteína están ocupados en muchas tareas.
Un flagelo largo helicoidal gira para propulsar la célula por su ambiente. La
división celular por fisión binaria, carencia de mitocondrias (la membrana
citoplasmática ejerce la función que desempeñarían éstas).
De acuerdo al ambiente en el que pueden vivir ciertas bacterias, cuyas
dimensiones Los extremófilos son organismos que miden entre 1 y 10 µm,
poseen ADN y ARN y no tienen orgánulos definidos; pueden habitar en altas
temperaturas (termófilos), bajas temperaturas (psicrófilos), en altas
concentraciones salinas (halófilos), en sitios de pH ácido (acidófilos) o de y los
de pH básico (alcalófilos).
En la célula eucariótica (protistas, hongos, plantas y animales) se pueden
distinguir las siguientes estructuras generales: Membrana plasmática,
Citoplasma y Núcleo. Las células eucariotas ntes tienen una organización
interna es más compleja y son más grandes que las procariotas ntes, tienen un
tamaño entre 2 y 100 micrómetros, se dividen por un mecanismo especial y
coordinado llamado mitosis, que asegura la correcta distribución del material
genético entre las células hijas y el mantenimiento del número de cromosomas
de la especie. Las células eucariotas ntes forman parte de organismos
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unicelulares, multicelulares y pluricelulares, como los hongos, protozoarios,
plantas y animales.
Los científicos han podido establecer que, en algún momento de la historia de
la Tierra, diversos tipos de eucariotas se desprendieron de un tronco
procariota, formando ramas que evolucionaron de manera independiente. El
paso de los procariotas a los primeros eucariotas (los protistas) fue una de las
transiciones evolutivas principales sólo precedida en orden de importancia por
el origen de la vida. La cuestión de cómo ocurrió esta transición es actualmente
objeto de discusión. Una hipótesis interesante, es que se originaron células de
mayor tamaño, y más complejas, cuando ciertos procariotas comenzaron a
alojarse en el interior de otras células.
TIPO
CELULAR
Procariotas
Eucariotas
CARACTERISTICAS
REINO
EJEMPLO
 ADN desnudo y ubicado Monera
en el citoplasma.
 Ausencia de núcleo, de
sistema de
endomembranas y de
compartimientos.
 Aeróbicos o
anaeróbicos.
 Autótrofos o
heterótrofos.
 ADN
asociado
a Protistas
proteínas
llamadas
histonas y ubicado en el
núcleo celular.
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 Con endomembranas
que producen
compartimentalización
celular y división de
funciones.
 Aeróbicos
 Autótrofos o
heterótrofos.
Hongos
Plantas
Animales
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Observa la siguiente imagen y explica a que tipo ceélular
corresponde:
Tipo de célula:
Porque:
Orgánulos celulares
En biología celular, se denomina orgánulos (o también organelas, organelos,
organoides o elementos celulares) a las diferentes estructuras contenidas en el
citoplasma de las células.
A continuación se muestran los orgánulos y sus principales características.
ORGÁNULOS
FUNCIÓN
COMPOSICIÓN
UBICACIÓN
FORMA
PARTE DE
LA CÉLULA
NUCLEO
Dirige la actividad
- Envoltura
En la célula vegetal
*Animal
celular, ya que
nuclear
el núcleo se
*Vegetal
contiene el
-Poros Nucleares
encuentra a un
*Fungi
programa genético
- Lamina nuclear
costado porque es
(ADN), que dirige el
- Cromatina
empujado por las
desarrollo y
-Nucléolo
vacuolas. En la
funcionamiento de
célula animal el
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
la célula.
núcleo se encuentra
al centro.
NUCLEOLO
Es la biogénesis de
-Ácidos nucleicos
Ubicado dentro del
*Animal
ribosomas desde
-RNA
núcleo.
*Vegetal
sus componentes
-Proteínas
*Fungi
de ADN para formar
ARN pre-ribosomal.
La regulación del
ciclo celular, las
respuestas de
estrés celular, la
actividad de la
telomerasa y el
envejecimiento.
MEMBRANA
Controla el
-Bicapa lipídica
En el exterior de la
*Animal
CELULAR
contenido químico
-Fosfoglicéridos
célula.
*Vegetal
de la célula.
-Esfingolípidos
Mantener el medio
-Colesterol
interno separado
-Proteínas
del externo. Percibe
integrales
y reacciona ante
-Proteínas
estímulos
periféricas
provocados por
-Componentes
sustancias externas
glucídicos
*Fungi
(ligados).
MITOCONDRIA
La principal función
-Membrana
Se encuentran
*Animal
de las mitocondrias
externa
flotando en el
*Fungi
es la oxidación de
-Membrana
citoplasma de todas
metabolitos (ciclo
interna
las células
de Krebs, beta-
-Espacio
eucariotas.
oxidación de ácidos
intermembranoso
grasos) y la
-Matriz
obtención de ATP,
mitocondrial
que es dependiente
de la cadena
transportadora de
electrones.
CENTRIOLO
Es la formación y
-Nueve tripletes
Localizados en el
*Animal
organización de los
de microtúbulos.
interior del
*Fungi
filamentos que
-ADN
centrosoma.
constituyen el huso
acromático cuando
ocurre la división
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
del núcleo celular.
RETICULO
La síntesis de
-Cisternas -Tubos
En la comunicación
*Animal
ENDOPLASMICO
lípidos de
aplanados
del R.E.R. y se
*Vegetal
LISO
membrana, el
Sáculos
limita con la
*Fungi
almacenamiento de
membranosos.
membrana
calcio y la
- Formado por
plasmática.
desintoxicación de
una red de
drogas.
túbulos unidos al
Metabolismo de
RER.
lípidos.
RETICULO
Participa en la
-Canales o
Se encuentra entre
*Animal
ENDOPLASMICO
síntesis de todas
cisternas
la membrana
*Vegetal
RUGOSO
las proteínas que
-Fosfolípidos
nuclear y el R.E.
*Fungi
deben empacarse o
Liso.
trasladarse a la
membrana
plasmática o de la
membrana de algún
orgánulo.
APARATO DE
Transporte,
-Proteínas
Entre la
*Animal
GOLGI
maduración,
-Lípidos
membrana celular
*Vegetal
acumulación y
-Enzimas
y la membrana
*Fungi
secreción de
-Formado por uno
externa del
proteínas
o varios
retículo
procedentes del
dictiosomas.
endoplasmático
R.E.
VACUOLAS
rugoso.
Eliminar el exceso
-Jugo vacuolar
Entre la pared
*Animal
de agua.
-Venenos
externa del retículo
*Vegetal
Desintegración de
-Pigmentos
endoplasmático y
*Fungi?
macromoléculas y
hidrosolubles
entre la membrana
el reciclaje de sus
como
celular. Dispersas
componentes
antioxidantes
en el citoplasma.
Eliminación de
Enzimas:
Dispersos en el
sustancias
-Nucleasas
citoplasma.
Participación en los
-Lipasas
procesos de
--Proteasas
dentro de la
célula.
LISOSOMAS
*Animal
endocitosis en el
interior de la célula.
Regulación de los
productos de la
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
secreción celular.
PARED CELULAR
PEROXISOMAS
PLASTIDIOS
Regular el volumen
-Carbohidratos
Externamente a la
*Vegetal
celular y determinar
-Proteínas
membrana
*Fungi
la forma celular.
- Fosfolípidos.
plasmática.
Se encarga de
-Lípidos
Están rodeados por
*Animal
eliminar el peróxido
-Proteínas
una única
*Vegetal
de hidrogeno o
membrana, que
agua oxigenada
delimita su único
que es muy
compartimento la
prejuiciosa para las
matriz o lumen del
células.
peroxisoma.
Llevar a cabo
Clorofila y
Se encuentran en
fotosíntesis
pigmentos
células de
(cloroplastos), pero
carotenoides.
vegetales y algas
además están
que están
envueltos en la
expuestas a la luz.
*Vegetal
síntesis de
aminoácidos y
ácidos grasos, así
como proveer un
espacio temporal
para el almacenaje
de almidón.
RIBOSOMAS
CITOPLASMA
PILIS
Elabora proteínas
Dos complejos
Ubicadas en el
*Animal
de la información
grandes de ARN y
citosol, pero
*Vegetal
leída del ARN en el
proteína.
también se pueden
*Fungi?
proceso de
ubicar adheridas en
transcripción.
el R.E.R.
Conserva en
Ocupa el medio
Entre el núcleo
*Animal
flotación a los
líquido, o citosol, y
celular y la
*Vegetal
orgánulos celulares
el morfoplasma
membrana
*Fungi
y ayuda en sus
(orgánulos
plasmática.
movimientos.
celulares).
Participa en el
-Agua
Una parte de la
intercambio de
-Flagelos
pared celular.
información
-Sales minerales -
genética entre
Pigmentos biliares
*Procariota
bacterias mediante
conjugación
(Reproducción
asexual de las
21
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
bacterias).
CITOESQUELETO
Estabilizar la
-Proteínas
Es la parte que se
*Animal
estructura de la
-Microfilamentos,
une con todos los
*Vegetal
célula, organizar el
filamentos
organelos.
*Fungi?
citoplasma con
intermedios y
todos sus organelos
microtúbulos.
y producir
movimiento.
MICROTUBOS O
Determinación de la
-Centrosomas o
Extendidos por todo
*Animal
MICROTUBULOS
forma celular, son
los cuerpos
el citoplasma.
*Vegetal
los responsables de
basales de los
diversos
cilios y flagelos.
movimientos
-Centríolos.
celulares
incluyendo algunas
formas de
locomoción celular
ADN
Codificar las
-Timina
En el núcleo,
*Animal
Estos no son
instrucciones
-Adenina
citoplasma,
*Vegetal
orgànulos
esenciales para
-Citosina
ribosoma.
fabricar un ser vivo
-Guanina
idéntico a aquel del
que proviene.
ARN
Participa en la
-Uracilo
En el núcleo,
*Animal
Biosíntesis de
-Adenina
citoplasma,
*Vegetal
proteínas actúa
-Citocina
ribosoma.
como complemento
-Guanina
del ADN ya que por
Transcripción y por
Traducción
mediante los
ribosomas se
sintetizan proteínas
celulares.
PLASMIDOS
Capacidad de
-Moléculas de
Fuera de los
*Animal
reproducirse de
ADN
cromosomas.
*Vegetal
manera
cromosómico
independiente del
ADN cromosomal.
22
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Explica brevemente cual es la función de cada uno de los siguientes
organelos: u orgánulos?
1.Núcleo:________________________________________________________
_______________________________________________________________.
2.Mitocondria:____________________________________________________
_______________________________________________________________.
3.Cloroplasto:____________________________________________________
_______________________________________________________________.
4.Ribosomas:____________________________________________________
_______________________________________________________________.
23
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
PROCESOS CELULARES:
COMUNICACIÓN CELULAR.
TRANSPORTE
DE
SUSTANCIAS
Y
Dentro de la célula se llevan a cabo muchas actividades metabólicas: los
azúcares se rompen para liberar energía, se forman proteínas a partir de
materiales simples (moléculas más pequeñas), y se producen diversas
sustancias de desecho. La célula necesita recibir constantemente aquellas
sustancias que le permiten llevar a cabo los procesos de la vida.
Los materiales (sustancias) de desecho se deben eliminar antes de que se
acumulen y contaminen y causen daño a la célula. Esta entrada y salida de
sustancias que sucede de forma continua se logra por medio del intercambio
de materiales con el ambiente en el que está inmerso la célula. A la célula
entran sustancias que la nutren y de ella salen desechos: este proceso permite
que pueda seguir viva y funcionando. La membrana celular es la estructura que
permite y controla el paso de sustancias entre la célula y el ambiente que la
rodea.
Cuando el movimiento de sustancias químicas dentro de un sistema (célula,
órgano, cuerpo, etc.), o entre el sistema y el medio que le rodea se produce en
una forma espontánea; este tipo de transporte, impulsado por un gradiente de
potencial, no requiere el aporte externo de energía, recibe el nombre de
transporte pasivo, este movimiento se da desde regiones donde el potencial
químico (o electroquímico, en el caso de moléculas con carga eléctrica) es
mayor hacia aquellas zonas donde el potencial es menor. Esto ocurre cuando
una gota de colorante se difunde en el agua.
La membrana celular está constituida una bicapa lipídica constituida por
fosfolípidos, los cuales están formados por una cabeza polar hidrófila (fosfato
cargado eléctricamente) y dos colas apolares e hidrófobas (ácidos grasos). Las
vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos
(de qué) para las moléculas de pequeño tamaño son:
Transporte pasivo
El transporte pasivo permite el paso
de moléculas a través de la
24
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
membrana plasmática sin que la célula gaste energía, debido a que va a favor
del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica. El transporte
de las sustancia a través de la membrana se realiza mediante la bicapa
lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales.
Hay tres tipos de transporte pasivo:
Ósmosis: Sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la
membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay menor
concentración de solutos al de mayor concentración, para igualar
concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipídica. La
función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. En otras
palabras, la ósmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de
una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta
concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. En la
figura de abajo se presentan tres condiciones celulares donde la concentración
del soluto dentro de la célula es diferente (hipertónico e hipotónico) o igual
(isotónico) respecto a su medio externo.
Difusión simple: Una gran parte del paso de
moléculas a través de la membrana celular se
produce por difusión. Cuando una molécula
está más concentrada en un lado a cara de la
membrana que en el la otro y la membrana es
permeable a ésta, hay una tendencia de la
molécula a difundirse a través de la
membrana a favor de su gradiente de
concentración.
La difusión es un movimiento aleatorio que
depende de la energía térmica de un sistema
de partículas y de la diferencia de concentración entre dos regiones, de modo
que el flujo neto de partículas es de una región de mayor concentración a otra
de menor concentración. Dicho gradiente de concentración, indica la dirección
del flujo, en el cual se desplazan las partículas.
25
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y por tanto tienen
movimientos que se realizan al azar. La difusión tiene lugar hasta que la
concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida cuanto
mayor sea la energía cinética (dependiente de la temperatura) y el gradiente de
concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas.
Gracias a este mecanismo atraviesan la membrana sustancias solubles en ella,
como O2 ó CO2 (en los pulmones), etanol (en los intestinos), urea (en los
riñones), etc., deslizándose entre los fosfolípidos. Se trata de moléculas sin
carga o con carga neta cero. Determinadas proteínas de la membrana
llamadas proteínas canal, forman “canales acuosos” a través de la bicapa
lipídica que permiten el paso de sustancias con carga eléctrica, incluyendo
pequeños iones a favor de gradiente de concentración.
Difusión facilitada: Algunas moléculas son demasiado grandes como para
difundir a través de los canales de la membrana y demasiado hidrofílicos para
poder difundir a través de la capa de fosfolípidos y colesterol. Tal es el caso de
la glucosa y algunos otros monosacáridos. Estas sustancias, pueden sin
embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión
facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la
glucosa se une a la proteína transportadora, y ésta cambia de forma,
permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma,
una quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la
glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa
en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de
concentración exterior → interior favorece la difusión de la glucosa.
La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:
corregir figura



Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la
membrana.
Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana.
De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
26
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Menciona a qué tipo de proceso de transporte pasivo corresponde la
purificación del agua que tomamos y explica porque:
______________________________________________________________
______________________________________________________________.
Transporte activo
Las
moléculas
se
mueven
espontáneamente a través de la
membrana en contra de un gradiente de
concentración para partículas sin carga o
en contra de un gradiente electro-químico
para partículas cargadas. Este proceso
requiere consumos de energía.
La célula utiliza transporte activo en tres situaciones:

Cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración.
Redacción

Cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana
porque son selectivamente impermeables. Redacción

Cuando las partículas muy grandes se incorporan y salen de la célula.
En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de
un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado
a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por
hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo
varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento
osmótico de rebalanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son
los más abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente
debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariotas se
encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentración de
nutrientes. Redacción
Los sistemas de transporte activo están basados en permeasas específicas e
inducibles. El modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte
del soluto aún no está dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de
que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad,
experimentan un cambio conformacional dependiente de energía que les hace
perder dicha afinidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior
celular. Entonces…
27
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
El transporte activo de moléculas
a través de la membrana celular
se
realiza
en
dirección
ascendente o en contra de un
gradiente
de
concentración
(gradiente químico) o en contra un
gradiente eléctrico de presión
(gradiente electroquímico), es
decir, es el paso de sustancias
desde un medio poco concentrado
a un medio muy concentrado.
Para desplazar estas sustancias
contra corriente es necesario el
aporte de energía procedente
del ATP. Las proteínas portadoras
del transporte activo poseen
actividad ATPasa, que significa
que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (Adenosin
Di Fosfato) o AMP (Adenosin Mono Fosfato) con liberación de energía de los
enlaces fosfato de alta energía.
Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:

Uniportadores: son proteínas que transportan una molécula en un solo
sentido a través de la membrana.

Antiportadores: incluyen proteínas que transportan una sustancia en un
sentido mientras que simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.

Simportadores: son proteínas que transportan una sustancia junto con
otra, frecuentemente un protón (H+).
Transporte activo primario o
bomba de sodio y potasio: se
encuentra en todas las células
del organismo, en cada ciclo
consume una molécula de ATP y
es la encargada de transportar 2
iones de potasio que
logran
ingresar a la célula, al mismo
tiempo
bombea
3
iones
de sodio desde el interior hacia
el
exterior
de
la
célula
(exoplasma),
ya
que
químicamente tanto el sodio
como el potasio poseen cargas
positivas. Esto da como resultado una pérdida de la electropositividad interna
de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo
con respecto al medio extracelular". En caso particular de las neuronas en
estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se
llama potencial de membrana o de reposo-descanso. Participa activamente en
el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve al estado de reposo.
28
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Transporte activo secundario o cotransporte: es el transporte de sustancias
que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los
aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del
gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular (como el
gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del intestino delgado).
Intercambiador calcio-sodio: Es
una proteína de la membrana
celular
de
todas
las
células eucariotas.
Su
función
consiste en transportar calcio iónico
(Ca2+) hacia el exterior de la célula
empleando para ello el gradiente de
sodio; su finalidad es mantener la
baja concentración de Ca2+ en
el citoplasma que es unas diez mil
veces menor que en el medio
externo. Por cada catión Ca2+
expulsado por el intercambiador al
medio extracelular penetran tres
cationes Na+ al interior celular. Se
sabe que las variaciones en la concentración intracelular del Ca2+ (segundo
mensajero) se producen como respuesta a diversos estímulos y están
involucradas en procesos como la contracción muscular, la expresión genética,
la diferenciación celular, la secreción, y varias funciones de las neuronas. Dada
la variedad de procesos metabólicos regulados por el Ca 2+, un aumento de la
concentración de Ca2+ en el citoplasma puede provocar un funcionamiento
anormal de los mismos. Si el aumento de la concentración de Ca 2+ en la fase
acuosa del citoplasma se aproxima a un décimo de la del medio externo, el
trastorno metabólico producido conduce a la muerte celular. El calcio es el
mineral más abundante del organismo, además de cumplir múltiples funciones.
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su
interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por
evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su
membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de
la pared celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma,
luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido
vesicular.
Existen tres procesos:

Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante
pequeñas vesículas.

Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se
engloban en grandes vesículas (fagosomas) que se desprenden de la
membrana celular.

Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo específica,
captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de
proteínas ubicadas en la membrana plasmática (específicas). Una vez que
se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior
29
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso
rápido y eficiente.
La exocitosis: es el proceso
celular por el cual las vesículas
situadas en el citoplasma se
fusionan
con
la
membrana
citoplasmática,
liberando
su
contenido. Se observa en muy
diversas células secretoras, como
la secreción de un neurotransmisor
a la brecha sináptica, para
posibilitar la propagación del
impulso nervioso entre neuronas.
La secreción química desencadena
una despolarización del potencial
de membrana, desde el axón de la
célula emisora hacia la dendrita (u otra parte) de la célula receptora. Este
neurotransmisor será luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. Sin
este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso
entre neuronas. Es el proceso mediante el cual transporta moléculas de gran
tamaño desde su interior exterior?. Estas moléculas se encuentran dentro de
vesículas intracelulares las cuales se desplazan hasta la membrana celular, se
funcionan con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Relaciona correctamente ambas columnas sobre el transporte activo
(coloca dentro del paréntesis la letra correcta).
a) Intercambiador
de Calcio-Sodio
(
) Consiste en la ingestión de líquidos y solutos
mediante pequeñas vesículas.
30
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
b) Bomba SodioPotasio
(
c) Pinocitosis
(
d) Fagocitosis
(
e) Exocitosis
(
) Es el proceso celular por el cual las vesículas
situadas en el citoplasma se fusionan con la
membrana
citoplasmática,
liberando
su
contenido.
) Está
involucrada
en
procesos
como
la contracción muscular, la expresión genética y
la diferenciación celular.
) Participa activamente en el impulso nervioso, ya
que a través de ella se vuelve al estado de
reposo.
) Consiste en la ingestión de grandes partículas
que se engloban en grandes vesículas que se
desprenden de la membrana celular.
Comunicación celular
La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células, de
intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras
células. La comunicación celular es un mecanismo homeostático, porque tiene
como objetivo mantener las condiciones fisicoquímicas internas adecuadas
para la vida frente a los cambios externos.
Los organismos unicelulares captan de su microambiente estímulos
fisicoquímicos como la luz, temperatura, salinidad, acidez, concentración de
otras sustancias, y procesan la información que reciben a través de una vía
de transducción de señales, que controla la dirección del movimiento de
sus pseudópodos, flagelos o cilios (quimiotaxia y fototaxia). Los seres
unicelulares móviles se adaptan al estado físico y químico de su entorno y
pueden aproximarse o alejarse de varios estímulos, como un medio de
competir para la supervivencia. Estos organismos unicelulares también
producen sustancias parecidas a las hormonas, que son captadas
invaluablemente por individuos de su misma especie mediante receptores
celulares de membrana específicos. Este intercambio de información les sirve
para el intercambio genético, principalmente (conjugación bacteriana).
En los organismos multicelulares, las células poseen en la membrana
plasmática un tipo de proteínas específicas llamadas receptores celulares,
encargados de recibir señales fisicoquímicas del exterior celular. Las señales
extracelulares suelen ser ligados que se unen a los receptores celulares.
Existen tres tipos de comunicación celular según el ligando:



Contacto celular con ligando soluble (hormona o factor de crecimiento).
Contacto celular con ligando fijo en otra célula.
Contacto celular con ligando fijo en la matriz extracelular.
En animales, las señales químicas que utilizan las células para su
comunicación pueden ser clasificadas en:
a) Endocrina: la señal viaja por el torrente sanguíneo y alcanza
células lejanas.
31
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
b) Paracrina: la señal actúa sobre células vecinas.
c) Autocrina: la señal llega a la misma célula de la cual salió.
d) Contactos célula-célula: la señal permanece anclada a la
membrana de la célula emisora mientras interactúa con la célula
receptora.
e) Neurotransmisión: la señal es liberada por la célula emisora al
espacio sináptico, donde es captada por la célula receptora.
f) Mediante gaps: la señal se difunde desde la célula emisora a la
receptora.
El mecanismo por el cual el tejido blanco reconoce a una señal química, como
por ejemplo una hormona, es por la presencia de receptores específicos para
cada hormona. Dependiendo de la localización de los receptores es posible
distinguir dos mecanismos de acción de estas señales químicas:
1. En los casos en que la activación de la célula blanco es mediada por la
unión de la señal química a receptores específicos localizados en la
membrana plasmática, el efecto se traduce en la formación de segundos
mensajeros o intermediario hormonal.
2. En el sistema nervioso la comunicación entre neuronas, se realiza a
través de una sinapsis. Las células responden a señales químicas o
eléctricas, ya sea originadas dentro del organismo o bien fuera de él
como los medicamentos, tóxicos o corrientes eléctricas.
Para la comunicación celular son necesarios:
 Célula transmisora.
 Mensajero (fabricado por la célula transmisora).
 Un receptor (ubicado en la célula blanco).
 Una célula blanco o diana (que es la que recibirá el mensaje y ejecutará
una acción).
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
32
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Explica con tus palabras que es la comunicación celular:
_______________________________________________________________
______________________________________________________________.
REPRODUCCIÓN CELULAR: MITOSIS Y MEIOSIS.
Los seres pluricelulares reemplazan sus células o forman nuevos individuos,
gracias a la mitosis y la meiosis. En algunos animales la mitosis se detiene en
algún momento y las células mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las
células dejan de dividirse, porque los telómeros (definición) se vuelven cada
vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como
tal. La replicación no puede tener lugar si no está presente una secuencia de
ADN particular, llamada origen de la replicación y es específica de cada
especie.
Mitosis
Es el tipo de división celular por el cual se conservan los orgánulos y la
información genética contenida en los cromosomas. La mitosis es un proceso
de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la
regeneración del organismo.
El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información
hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas. En las
mitosis más comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al
principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas sobre los dos grupos
cromosómicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en
levaduras, todo el reparto ocurre dentro del núcleo, que finalmente se
estrangula para formar dos núcleos separados.
Este proceso de división de la célula comprende dos etapas: en la primera
etapa el núcleo se divide (cariocinesis o mitosis) y la otra etapa el citoplasma
se divide o citocinesis. Difiere sensiblemente en los casos de células vegetales
y animales: en estas últimas la citocinesis resulta de las constricciones de la
membrana celular entre los dos núcleos; en aquellas el citoplasma se divide
por la confluencia de vesículas para formar la placa celular, dentro de la cual
después se formará la pared celular. El ciclo celular comprende las siguientes
etapas:
En la interface, los centríolos y la cromatina se duplican, aparecen los
cromosomas y las cadenas de ADN se duplican (replicación del ADN).
MITOSIS

Profase
CARACTERÍSTICA
Comienza con la conversión de la cromatina en
33
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
cromosomas por un proceso de espiralización de las
cadenas. La membrana nuclear desaparece y los
centríolos migran hacia los polos de la célula.

Metafase
Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los
cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el
ecuador del huso (definición), formando la placa
metafásica o ecuatorial.

Anafase
En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se
separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran
a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas,
arrastrando cada uno en su desplazamiento a una
cromátida. La anafase constituye la fase crucial de la
mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las
dos copias de la información genética original.

telofase
Los dos grupos de cromátidas, comienzan a
descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear,
alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá
los nuevos núcleos hijos, se reconstruyen las membranas
nucleares y reaparecen los nucléolos de las células hija.
Los cromosomas se desorganizan para formar de nuevo
la molécula de cromatina. Por último, la membrana
celular empieza a separar los dos núcleos nuevos.
34
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
En la citocinesis, las células animales experimentan una división de su
citoplasma mediante un proceso de estrangulación y ello se acentúa tras la
telofase. Todo comienza antes de la profase (durante los preparativos de la
célula para su división: interface) con la aparición del anillo preprofásico
formado por microtúbulos que se sitúa en la mitad del huso mitótico (el lugar
donde los cromosomas se dividen en dos) y que está unido a la membrana. La
razón de la localización del huso en ese lugar es que ahí se encuentra un surco
de miosina y actina. Tras la retirada de los cromosomas, en el centro, el anillo
empieza a estrangular la célula por la mitad y al final consigue su división en
dos, cayendo en las células hijas más o menos igual cantidad de citoplasma.
Los restos del anillo preprofásico quedan en las células hijas y se utilizan para
la formación del citoesqueleto de las células hijas.
Las células vegetales se caracterizan por una citocinesis basada en la
tabicación, ya que la pared celular no permite la estrangulación. A finales de la
telofase se forman las vesículas de Golgi asociadas a microtúbulos polares,
que dan origen una nueva pared celular. La división en un principio no es total
sino que solo se divide los citoplasmas y están interconectados por
plasmodesmos, unos poros de comunicación.
Aunque los errores en la mitosis son muy poco frecuentes, este proceso puede
fallar, especialmente durante las primeras divisiones celulares en el cigoto. Los
errores mitóticos pueden ser especialmente peligrosos para el organismo,
porque el descendiente futuro de la célula madre defectuosa mantendrá la
35
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
misma anomalía y puede causar inestabilidad genética; un hecho frecuente
en cáncer.
La mitosis es un proceso traumático. La célula pasa por cambios drásticos en
su estructura, algunos orgánulos se desintegran y se reconstruyen en cuestión
de horas, y los microtúbulos tiran constantemente de los cromosomas. Una
parte de estos errores pueden detectarse por alguno de los puntos de
control existentes a través del ciclo celular, lo cual produce una parada en la
progresión celular, dando tiempo a los mecanismos reparadores a corregir el
error. Si esto no ocurre, el efecto de estas anormalidades genéticas dependerá
de la naturaleza específica del error. Puede variar de una anomalía
imperceptible, a carcinogénesis o a la muerte del organismo.
Bases de la Reproducción




Todo organismo vivo tiene la necesidad de reproducir su cuerpo celular
o sus células ya sea para su crecimiento, para recambiar sus estructuras o
por la simple reproducción.
La división celular puede ser de modo que se conserve en las células
hijas el numero de cromosomas presentes en la célula madre (dotación
diploide). Sin embargo, también, puede ser reduccional, o sea, cuando dos
células hijas se dotan de una carga cromosómica reducida a la mitad
(dotación haploide) respecto a la célula madre.
Cuando una célula se divide debe transmitir a sus células hijas los
requisitos esenciales para la vida: la información hereditaria para dirigir los
procesos vitales y la de los materiales en el citoplasma que necesita la
célula hija para sobrevivir y utilizar la información hereditaria.
La información hereditaria de todas las células vivas se encuentra en el
ácido desoxirribonucleico (DNA).
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Marca con una (V), si es verdadero y con (F) si el enunciado es
falso.
(
)
(
)
(
)
La mitosis es un proceso de multiplicación celular que participa en el
desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.
En las mitosis comunes o abiertas, todo el reparto ocurre dentro del
núcleo, que finalmente se estrangula para formar dos núcleos
separados.
Las células animales se caracterizan por una citocinesis basada en la
tabicación.
Las modalidades de la reproducción asexual son:
Tipo
Bipartición
Características
La división de la célula madre en dos células hijas, cada
36
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
nueva célula es un nuevo individuo con estructuras y
funciones idénticas a la célula madre. Este tipo de
reproducción la presentan organismos como bacterias,
amebas y algunas algas.
Gemación
Se presenta cuando unos nuevos individuos se producen a
partir de yemas. En una zona o varias del organismo
progenitor se produce una invaginación o yema que se va
desarrollando y en un momento dado sufre una constricción
y se separa del progenitor, comenzando su vida como nuevo
ser. El proceso de gemación es frecuente en esponjas,
celenterios, briozoos.
Esporulación
O esporogénesis consiste en la división del núcleo en varios
fragmentos, y por una división celular asimétrica una parte
del citoplasma rodea cada nuevo núcleo dando lugar células
reproductivas dispersivas de resistencia a las esporas. Este
proceso ocurre en hongos, amebas, líquenes, algunos tipos
de bacterias, protozoos esporozoos (como el Plasmodium
causante de malaria), y es frecuente en vegetales
(especialmente algas, musgos y helechos).
Fragmentación
Es un método por el cual, un individuo se divide en dos o
más trozos, existen dos tipos: 1) la
arquitomía, la
fragmentación puede deberse a un accidente fortuito y son
capaces de regenerar parte o un individuo completo a partir
de un trozo (las estrellas de mar, la lombriz de tierra y en
las planarias) ; 2) y la paratomía, se realiza de forma
espontánea en ciertos gusanos poliquetos marinos los
cuales modifican los segmentos posteriores de su cuerpo y
se transforman en individuos llamados zooides.
La poliembrionia, fenómeno que consiste en que
los embriones, durante las primeras fases de su desarrollo,
se dividen en varias porciones, cada una de las cuales
origina un individuo completo ( insectos y armadillo).
37
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Meiosis
La
reproducción
sexual
requiere, en general, de dos
progenitores
y
siempre
involucra dos hechos: la
fecundación y la meiosis. La
fecundación es el medio por el
cual las dotaciones genéticas
de ambos progenitores se
reúnen y forman una nueva
identidad genética, la de la
progenie. La meiosis se realiza
en las glándulas sexuales para
la producción de gametos. Es
un
proceso
de
división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones
sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n), los
los óvulos y espermatozoides (gametos).
En los animales y en otros pocos
organismos, la meiosis precede de
manera inmediata a la formación
de gametos. Estos se forman
cuando algunas células de la línea
germinal experimentan la meiosis.
La formación de gametos recibe el
nombre de gametogénesis. La
gametogénesis
masculina,
denominada espermatogénesis,
conduce a la formación de cuatro
espermatozoides haploides por
cada célula que entra en la
meiosis. La espermatogénesis se
inicia cuando el macho alcanza la
madurez sexual. En el hombre se produce alrededor de los 12-13 años de
edad. Desde su formación en la etapa embrionaria, las células germinales
permanecen en estado latente junto a las células de Sertoli en el interior de
estructuras denominadas cordones sexuales. Un poco antes de iniciarse la
pubertad, estos cordones se hacen huecos y aumentan de tamaño,
transformándose en túbulos seminíferos. En su interior, las células germinales
producen células madres, que a su vez originan espermatogonias, iniciándose
la espermatogénesis.
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
En contraste, la gametogénesis
femenina, llamada ovogénesis,
genera un solo óvulo por cada
célula que entra en la meiosis,
mediante un proceso que asigna
virtualmente todo el citoplasma a
uno solo de los dos núcleos en
cada división meiótica. Al final de
la primera división meiótica se
retiene un núcleo; el otro,
llamado primer cuerpo polar, se
excluye de la célula y por último
degenera. De modo similar, al
final de la segunda división un
núcleo se convierte en el
segundo cuerpo polar y el otro
núcleo sobrevive. De esta forma,
un núcleo haploide pasa a ser el
receptor de la mayor parte del
citoplasma y los nutrimentos
acumulados de la célula meiótica original. La ovogénesis se lleva a cabo en la
corteza ovárica y cerca de dos millones de ovocitos primarios se forman en los
ovarios durante la etapa embrionaria, aunque esa cantidad se reduce
aproximadamente a 400,000 folículos primordiales al nacer, de los cuales, en
la etapa fértil, sólo se llegan a desarrollar 400. En la corteza del ovario se
hallan folículos en diferentes grados de desarrollo, dentro de los cuales se
encuentra el ovocito, con la ovulación de cada ciclo sexual de 28 días, el
ovocito secundario pasa del ovario a la
trompa de Falopio, madurando de a
uno por vez. El folículo se desarrolla,
junto con el ovocito, siguiendo la
siguiente secuencia:
• Folículo primordial
• Folículo primario
• Folículo secundario
• Folículo maduro o de D’Graff
Sin embargo, aunque la meiosis se
realiza en algún punto de los ciclos
vitales sexuales, no siempre precede
directamente a la formación de
gametos.
Muchos
eucariontes
sencillos
(incluso
algunos hongos y algas) permanecen
haploides (sus células se dividen por mitosis) la mayor parte de su vida, y los
individuos
pueden
ser
unicelulares
o
pluricelulares.
En
ellos,
dos gametos haploides (producidos por mitosis) se fusionan para formar un
cigoto diploide, que experimenta la meiosis para volver al estado haploide.
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
Los ciclos vitales más complejos se encuentran en vegetales y en algunas
algas. Estos ciclos vitales, que se caracterizan por alternancia de
generaciones,
consisten
en
una
etapa
diploide
multicelular,
denominada generación esporófita, y una etapa haploide multicelular, a la que
se llama generación gametófita. Las células esporofitas diploides experimentan
la meiosis para formar esporas haploides, cada una de las cuales se divide en
forma mitótica para producir un gametofito haploide multicelular. Los
gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos y
masculinos (óvulos y espermatozoides) se fusionan entonces para formar un
cigoto diploide, el cual se divide de manera mitótica para producir un esporofito
diploide multicelular.
Etapas de la meiosis
MEIOSIS I
Profase 1
CARACTERÍSTICAS
Se divide en tres fases:
G1: caracterizada por el aumento de tamaño de la célula debido
a la fabricación acelerada de orgánulos, proteínas y otras
materias celulares.
S: se replica el material genético, es decir, el ADN se replica
dando origen a dos cadenas nuevas, unidas por el centrómero.
Los cromosomas, que hasta el momento tenían una
sola cromátida, ahora tienen dos. Se replica el 98% del ADN, el
2% restante queda sin replicar.
G2: la célula continúa aumentando su biomasa.
Metafase I
El huso cromático aparece totalmente desarrollado, los
cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial y unen sus
centromeros a los filamentos del huso.
Anafase I
Los quiasmas se separan de forma uniforme. Los microtúbulos
del huso se acortan en la región del cinetocoro, con lo que se
consigue remolcar los cromosomas homólogos a lados opuestos
de la célula, junto con la ayuda de proteínas motoras. Ya que
cada cromosoma homólogo tiene solo un cinetocoro, se forma
un juego haploide (n) en cada lado. En la repartición de
cromosomas homólogos, para cada par, el cromosoma materno
se dirige a un polo y el paterno al contrario. Por tanto el número
de cromosomas maternos y paternos que haya a cada polo
varía al azar en cada meiosis.
Telofase I
Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de
cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par de
cromátidas. Los microtubulos que componen la red del huso
mitótico desaparece, y una membrana nuclear nueva rodea
cada sistema haploide. Los cromosomas se desenrollan
nuevamente dentro de la carioteca (membrana nuclear). Ocurre
la citocinesis (proceso paralelo en el que se separa la
membrana celular en las células animales o la formación de esta
en las células vegetales, finalizando con la creación de dos
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
células hijas). Después suele ocurrir la intercinesis, parecido a
una segunda interface, pero no es una interfase verdadera, ya
que no ocurre ninguna réplica del ADN.
MEIOSIS II
Profase II
CARACTERÍSTICAS
Temprana, comienzan a desaparecer la envoltura nuclear y el
nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de
cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas
visibles.
Tardía,
los
cromosomas
continúan
acortándose
y
engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos, que se han
desplazado a los polos de la célula.
Metafase II
Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de los
cromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano
ecuatorial de la célula. La primera y segunda metafase pueden
distinguirse con facilidad, en la metafase I las cromatides se
disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo
hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica). Esto no
es siempre tan evidente en las células vivas.
Anafase II
Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de
cromosomas se desplaza hacia cada polo. Durante la Anafase II
las cromatidas, unidas a fibras del huso en sus cinetocóros, se
separan y se desplazan a polos opuestos, como lo hacen en la
anafase mitótica. Como en la mitosis, cada cromátida se
denomina ahora cromosoma.
Telofase II
Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso
acromático, los cromosomas se alargan en forma gradual para
formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Las dos
divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide, con una
combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene dos
fuentes: 1) los cromosomas se barajan y se distribuyen al azar,
y 2) se intercambian segmentos de ADN.
41
BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
.
Variabilidad genética
El proceso de meiosis presenta una vital importancia en el ciclo de vida o
los ciclos vitales ya que hay una reducción del número de cromosomas a la
mitad, es decir, de una célula diploide se forman células haploides. Esta
reducción a la mitad permite que en la fecundación se mantenga el número de
cromosomas de la especie. También hay una recombinación de información
genética, por lo tanto el nuevo individuo hereda información genética única y
nueva. El número de combinaciones posibles por tanto se calcula 2 n donde n
es el número de pares de cromosomas homólogos (variaciones con
repetición de n elementos en grupos de 2). En el ser humano, que tiene 23
pares de cromosomas homólogos, tiene la posibilidad de recombinación con
223 = 8,388,608 combinaciones, sin tener en cuenta las múltiples
combinaciones posibilitadas por la recombinación en el crossing-over.
¡REFUERZA, ES LO IMPORTANTE!
Te has preguntado porque es tan importante la meiosis en algunas
plantas del desierto (donde la estación de lluvias es relativamente
corta y el periodo de sequia es largo), ¿cuál crees que sea el
propósito de producir de esporas de resistencia?
_______________________________________________________________
______________________________________________________________.
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
¿ESTAS LISTO PARA EVALUARTE?
I COLOCA EN EL PARÉNTESIS LA LETRA CON LA RESPUESTA
CORRECTA
1.- (
) Durante el tiempo en que la Tierra y otros planetas estaban
formándose, la liberación de energía a partir de materiales radiactivos mantenía
sus interiores muy calientes. Se supone que la atmósfera primitiva estaba
formada principalmente por:
a) Hidrógeno y helio
b) Oxígeno y hidrogeno
c) Nitrógeno y oxígeno
d) Helio y nitrógeno
2.- (
) El primer conjunto de hipótesis verificables acerca del origen de la
vida fue propuesto por:
a) Mendel y Haldane
b) Aristóteles y Haeckel
c) Oparín y Haldane
d) Haeckel y Oparín
3.- (
) Los organismos que son capaces de sintetizar sus propias
moléculas orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas
simples, se les denominan:
a) Eucariotas
b) Heterótrofos
c) Procariotas
d) Autótrofos
4.- (
) Por las funciones vitales que realiza y por ser un sistema abierto,
que intercambia materia y energía con su medio, a la célula se le considera:
a) La unidad de origen
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
b) La unidad fisiológica
c) La unidad morfológica
d) La unidad genética
5.- (
) Los organismos que pueden vivir en ambientes con altas o bajas
temperatura, acidificación o alcalinidad, se les denomina:
a) Radicales
b) Resistentes
c) Extremofilos
d) Adaptados
6.- (
) Esta fase de la mitosis inicia con la aparición del huso, dónde se
insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador
del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.
a) Metafase
b) Anafase
c) Profase
d) Telofase
7.- (
) Es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el
citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su
contenido.
a) Fagocitosis
b) Endositosis
c) Pinocitosis
d) Exocitosis
8.- (
) Consiste en la división del núcleo en varios fragmentos, y por una
división celular asimétrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo núcleo
dando lugar células reproductivas dispersivas de resistencia a las esporas.
a) Fragmentación
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BIOLOGÍA 1
BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
b) Bipartición
c) Esporulación
d) Gemación
RESPUESTAS DE ¿ESTAS LISTO PARA EVALUARTE?
1.- a)
2.- c)
3.- d)
4.- b)
5.- c)
6.- a)
7.- d)
8.- c)
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BLOQUE III: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR
BIBLIOGRAFÍA
Frías Días, María Inés. 2011. Biología 1. ST. Editorial. México. 224 p.
Velázquez Ocampo, Marta Patricia. 2011. Biología 1. ST. Editorial. México. 224
p.
FUENTES DE INFORMACIÓN
http://www.monografias.com/trabajos11/bioceroc/bioceroc.shtml
http://www.tiposde.org/ciencias-naturales/79-tipos-de-celula/
http://curtisbiologia.com/node/124
http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/mitosis.htm
http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/meiosis.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Org%C3%A1nulo
http://intimicro.blogspot.mx/2010/02/los-organismos-extremofilos.html
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La elaboración de este cuaderno de trabajo participaron:
En coordinación: Dirección Académica y Departamento del Sistema de
Enseñanza Abierta de Colegio de Bachilleres de Baja California Sur.
Elaborador disciplinario:
Dr. Carlos Ávalos García
Unidad 01 La Paz- 8 de octubre
Dr. Silverio López López
Unidad 03 La Paz Esterito
Asesor disciplinario:
Ing. Irma Lorena Pedrín Martínez
Jefatura de Materias del área de Ciencias Naturales
Revisión:
Lic. José Antonio Puente Carreón
Jefe del Departamento del Sistema de Enseñanza Abierta
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DIRECTORIO
ING. ROBERTO PANTOJA
CASTRO
DIRECTOR GENERAL
ING. JOSÉ ARTURO HERNÁNDEZ
HERNÁNDEZ
DIRECTOR ACADÉMICO
C.P. RAMÓN LEONARDO
GONZÁLEZ
DIRECTOR ADMINISTRATIVO
LIC. JOSÉ ANTONIO PUENTE
CARREÓN
JEFE DEL DEPTO. SEA-P.
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