PGF03-R03 “LOADO SEAS MI SEÑOR POR LA HERMANA MADRE TIERRA Y POR TODOS LOS SERES QUE EN ELLA HABITAN. ASÍ SE LOGRARA UN FELIZ Y BELLO HABITAR EN EL MUNDO”. “SAN FRÁNCICO DE ASÍS” CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 1 PGF03-R03 LAS CIENCIAS NATURALES La Biología es una de las ciencias naturales que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más específicamente, su origen, su evolución y sus propiedades: génesis, nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc. Se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales como de las especies en su conjunto, así como de la reproducción de los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno, en nuestro caso el sendero ecológico. De este modo, se ocupa de la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios explicativos fundamentales de ésta. La biología abarca un amplio espectro de campos de estudio que, a menudo, se tratan como disciplinas independientes. Juntas, estudian la vida en un amplio campo de escalas. La vida se estudia a escala atómica y molecular en la biología molecular, en la bioquímica y en la genética molecular. Desde el punto de vista celular, se estudia en la biología celular, y a escala pluricelular se estudia en la fisiología, la anatomía y la histología. La biología del desarrollo estudia el desarrollo o la ontogenia de un organismo individual. El módulo de Ciencias Naturales y Educación Ambiental se ha diseñado en busca de la formación integral del estudiante Gemellista teniendo siempre presente el perfil; en su capacidad de ver, interpretar y valorar la vida; pues se plantean diversas estrategias basadas en la pedagogía conceptual con el fin de desarrollar actitudes, valores, capacidades y destrezas que lo lleven a construir un pensamiento para solucionar problemas de su entorno. El colegio Franciscano Agustín Gemelli (docente del área) han elaborado este módulo acorde con los estándares curriculares planteados por el Ministerio de Educación a partir de la reflexión teórico – práctica y sobre la realidad empírica de las aulas. De este modo se llegará al estudiante con hechos concretos para así facilitar la comprensión e interpretación de teorías y principios, sin olvidar la experimentación que enriquecerá en ellos una competencia investigativa enfocada a la protección y conservación del Medio Ambiente; lo que implica estar al tanto de las innovaciones y en la disposición de investigar de manera continua utilizando los recursos tecnológicos al alcance de su cotidianidad con la visión de garantizar un joven con una actitud mental nueva, a través del trabajo creativo, solidario, basado en los valores y en el compromiso personal y grupal, con una alta estima, y primordialmente que valoren lo que sucede a su alrededor. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 2 PGF03-R03 Tabla de contenido UNIDAD 1……………………………………………………………………………………………….6 LA CELULA .............................................................................................................................. 5 LECTURA AFECTIVA ―EL CÁNCER‖ ....................................................................................... 6 ORIGEN DE LAS CÉLULAS ..................................................................................................... 9 TEORÍA CELULAR ................................................................................................................. 10 FUNCIONES DE LAS CÉLULAS ............................................................................................ 11 TAMAÑO, FORMA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS .............................................................. 13 ESTRUCTURA CELULAR ...................................................................................................... 15 MEMBRANA CELULAR Ó CITOPLASMÁTICA ...................................................................... 18 TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA .................................................................... 21 CÉLULA PROCARIOTA ......................................................................................................... 25 CÉLULA EUCARIOTA ............................................................................................................ 25 DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS ................................................................. 27 RELACIÓN DE LA CÉLULA CON EL MEDIO ........................................................................ 28 ¿CUANTO APRENDISTE? ..................................................................................................... 32 GLOSARIO ............................................................................................................................. 37 UNIDAD II ............................................................................................................................... 39 TIPOS DE CARACTERES TAXONOMICOS .......................................................................... 39 LECTURA AFECTIVA ¿CÓMO SE DESCUBRIERON LOS VIRUS? ..................................... 40 LA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS ........................................................................ 41 EL MICROSCOPIO................................................................................................................. 43 LOS REINOS .......................................................................................................................... 49 REINO MÓNERA .................................................................................................................... 50 USO HABITUAL .................................................................................................................. 50 CLASIFICACIÓN MORFOLÓGICA DE BACTERIAS .......................................................... 51 MOVIMIENTO DE LAS BACTERIAS .................................................................................. 53 REINO PROTISTA ................................................................................................................. 55 CLASIFICACIÓN DE LOS PROTOZOARIOS ..................................................................... 56 CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 3 PGF03-R03 REINO FUNGÍ ........................................................................................................................ 60 CLASIFICACIÓN CLÁSICA DE LOS HONGOS ................................................................. 61 DEMOSTRACIÓN: ................................................................................................................. 66 UNIDAD III .............................................................................................................................. 68 REINO VEGETAL Y REINO ANIMAL ..................................................................................... 68 LECTURA AFECTIVA ―LA ECÓSFERA Y LAS INTERACCIONES HUMANAS‖ .................... 69 REINO PLANTAE ................................................................................................................... 72 NUTRICIÓN VEGETAL: FOTOSÍNTESIS........................................................................... 72 LA ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS. ............................................................................ 74 LA RESPIRACIÓN DE LAS PLANTAS. .............................................................................. 74 PLANTAS NO VASCULARES ............................................................................................ 76 PLANTAS VASCULARES ................................................................................................... 76 REPRODUCCIÓN EN PLANTAS ....................................................................................... 80 REINO ANIMAL ...................................................................................................................... 84 REPRODUCCIÓN EN ANIMALES ...................................................................................... 84 CARACTERÍSTICAS DEL REINO ANIMAL. ....................................................................... 87 GLOSARIO. .......................................................................................................................... 100 UNIDAD IV............................................................................................................................ 107 ECOSISTEMA ...................................................................................................................... 107 LECTURA AFECTIVA. PECES INTRODUCIDOS. UN CÁNCER EN NUESTROS RÍOS. ... 108 NIVELES DE ORGANIZACIÓN ............................................................................................ 109 ELEMENTOS DEL ECOSISTEMA ....................................................................................... 111 BIOMAS DEL PLANETA TIERRA ........................................................................................ 114 CADENA TRÓFICA .............................................................................................................. 116 PIRÁMIDES TRÓFICAS ....................................................................................................... 117 INTERACCIONES BIOLÓGICAS ......................................................................................... 120 SUCESIÓN ECOLÓGICA ..................................................................................................... 124 GLOSARIO ........................................................................................................................... 128 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 133 CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 4 PGF03-R03 UNIDAD 1 LA C ELUL A PROPÓSITO: Reconocer los fundamentos de la teoría celular y diferencia los componentes de cada uno de los organelos, dependiendo de sus actividades, tipos de células y mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana celular. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 5 PGF03-R03 LECTURA AFECTIVA “EL CÁNCER” ENUNCIACIÓN: l Cáncer es el crecimiento originado por una proliferación continua de células anormales que produce una enfermedad por su capacidad para elaborar sustancias con actividad biológica nociva, por su capacidad de expansión local o por su potencial de invasión y destrucción de los tejidos adyacentes o a distancia. El cáncer, que puede originarse a partir de cualquier tipo de célula de los diferentes tejidos del organismo, no es una enfermedad única sino un conjunto de enfermedades con manifestaciones y curso clínico muy variables en función de la localización y de la célula de origen. Existen numerosos tipos cánceres, entre los que destacan 3 subtipos principales: E En primer lugar hay que mencionar los sarcomas, que proceden del tejido conjuntivo presente en los huesos, cartílagos, nervios, vasos sanguíneos, músculos y tejido adiposo. El segundo tipo lo constituyen los carcinomas que surgen en los tejidos epiteliales como la piel o las mucosas que tapizan las cavidades y órganos corporales como el sistema respiratorio o digestivo o en los tejidos glandulares de la mama y la próstata. Los carcinomas incluyen algunos de los cánceres más frecuentes como el cáncer de pulmón, el de colon o el de mama. Los carcinomas de estructura similar a la piel se denominan carcinomas de células escamosas. Los que tienen una estructura glandular se denominan adenocarcinomas. En el tercer subtipo se encuentran las leucemias y los linfomas, que incluyen los cánceres que se originan en los tejidos formadores de las células sanguíneas. Pueden producir invasión y destrucción de la médula ósea, así como una producción excesiva de leucocitos o linfocitos inmaduros. Estos factores ayudan a su clasificación. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 6 PGF03-R03 Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), cada año se registran 10 millones de casos de cáncer en todo el mundo y se producen 6 millones de defunciones anuales como consecuencia de la enfermedad. El cáncer es la segunda causa de muerte en los adultos en el mundo occidental (después de las enfermedades cardiovasculares) y es la principal causa de muerte por enfermedad (por detrás de los accidentes de cualquier tipo) en niños de 1 a 14 años. Existe una gran variabilidad en la incidencia de los distintos tipos de cáncer según el área geográfica. Estudios sobre poblaciones que han emigrado de un área geográfica a otra diferente sugieren que tales variaciones se deben más a diferencias en el estilo de vida que al origen étnico. Esto es comprensible, si se considera que la mayor parte de los cánceres se relacionan con factores ambientales más que con la herencia, pese a que ambos influyen. S MODELACIÓN: Las células excesivas forman una masa de tejido que es lo que se llama tumor. No todos los tumores son cancerosos; los tumores pueden ser benignos o malignos: Los tumores benignos no son cancerosos. Generalmente se pueden extraer y, en la mayoría de los casos, no reaparecen. Las células de los tumores benignos no se diseminan a otras partes del cuerpo. Lo más importante es que los tumores benignos rara vez ponen la vida en peligro. Los tumores malignos son cancerosos. Las células en los tumores malignos son anormales y se dividen sin control ni orden. Estas células cancerosas pueden invadir y destruir el tejido a su alrededor. Además, las células cancerosas pueden desprenderse de un tumor maligno y entrar al torrente sanguíneo o al sistema linfático. ¿Puede prevenirse el cáncer? Aunque no existe alguna forma garantizada de prevenir el cáncer, la gente puede reducir las posibilidades de padecer cáncer al: no usar productos de tabaco escoger alimentos con menos grasa y comer más verduras, frutas y grano integral hacer ejercicio con regularidad y mantener un peso saludable evitar los rayos dañinos del sol, usar protector solar y ropa que protege la piel hablar con el médico sobre los posibles beneficios de medicamentos que se ha comprobado reducen el riesgo de que se presenten algunos tipos de cáncer ¿Cuáles son algunos de los síntomas y signos comunes del cáncer? El cáncer puede causar una variedad de síntomas. Los posibles signos de cáncer pueden ser los siguientes: Engrosamiento o bulto en el seno o en cualquier otra parte del cuerpo Lunar nuevo o un cambio obvio de una verruga o de un lunar ya existente Llaga que no sana Tos o ronquera persistente Cambios en los hábitos del intestino o vejiga Indigestión que no se quita o dificultad al pasar alimentos CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 7 PGF03-R03 Cambio de peso sin razón aparente Hemorragia o secreción no acostumbradas ¿Cómo se trata el cáncer? El cáncer puede tratarse con cirugía, radioterapia, quimioterapia, terapia hormonal o con terapia biológica. La cirugía es un procedimiento para extirpar el cáncer. Los efectos secundarios de la cirugía dependen de muchos factores, inclusive del tamaño y lugar del tumor, el tipo de operación y el estado general de salud del paciente. La radioterapia usa rayos de alta energía para destruir las células cancerosas en un área determinada. La radiación puede administrarse en forma externa por medio de una máquina que apunta la radiación al área del tumor. También se puede administrar internamente; agujas, semillas, alambres o catéteres que contienen una sustancia radioactiva se implantan cerca del cáncer. Los tratamientos de radiación no causan dolor. La radioterapia puede causar también la disminución del número de glóbulos blancos en la sangre, los cuales ayudan a proteger el cuerpo contra la infección. Con radiación externa, es también común perder el pelo temporalmente en el área tratada y que la piel se ponga roja, reseca, sensible y con comezón. No hay riesgo de exposición a la radiación al tener contacto con un paciente que está recibiendo radioterapia. La quimioterapia es el uso de fármacos para destruir células cancerosas en todo el cuerpo. Las células sanas también pueden ser dañadas, especialmente las que se dividen rápidamente. Los efectos secundarios de la quimioterapia dependen principalmente de los fármacos y de la dosis que recibe el paciente. La pérdida de pelo es un efecto secundario común de la quimioterapia; sin embargo, no todos los fármacos contra el cáncer causan pérdida de pelo. Los fármacos anticancerosos pueden también causar fatiga temporal, pérdida del apetito, nauseas y vómitos, diarrea, o llagas en la boca y labios. Los fármacos para impedir o reducir las nauseas y vómitos pueden ayudar con algunos de estos efectos secundarios. La terapia hormonal se usa para tratar ciertos cánceres que dependen de hormonas para su crecimiento. La terapia hormonal impide que las células cancerosas utilicen las hormonas que necesitan para crecer. Otro tipo de terapia hormonal es la cirugía para extirpar los órganos que producen hormonas. Por ejemplo, los ovarios pueden ser extirpados para tratar el cáncer de seno. Los testículos pueden ser extirpados para tratar el cáncer de próstata. Los pacientes pueden sentirse cansados o retener líquidos, subir de peso, tener bochornos o sofocos, nauseas y vómitos, cambios de apetito y, en algunos casos, coágulos de sangre. La terapia hormonal puede causar también osteoporosis. SIMULACIÓN: 1. Proposiciona el texto. 2. Realiza un listado de los términos más importantes. 3. Realiza un mentefacto conceptual sobre el cáncer. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 8 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: ORIGEN DE LAS CÉLULAS L a comunidad científica cree que todos los organismos que viven sobre la Tierra, proceden de una única célula primitiva nacida hace varios miles de millones de años. Las similitudes entre todos los seres vivos parecen tan acusadas que no lo explica de otra manera. Las células vivas surgieron probablemente en la Tierra gracias a la agregación espontánea de moléculas, hace aproximadamente 3500 millones de años. Hace unos 1.500 millones de años se produjo la transición desde células pequeñas con una estructura interna relativamente sencilla (células procariotas), hasta células más grandes, más complejas como las que componen los animales y las plantas (células eucariotas). Es probable que ya existieran sistemas químicos que la mayoría de científicos describirían como vivos antes de que fueran empaquetados en células. La evidencia fósil de este estadio precelular pudiera no llegar a descubrirse nunca, puesto que su composición química sería demasiado frágil para conservarse. Las primeras células estarían impulsadas por una forma sencilla de metabolismo que estableció las bases para la evolución posterior de una maquinaria metabólica más compleja. DESCUBRIMIENTO Y CONOCIMIENTO HISTÓRICO DE LAS CÉLULAS En 1665 Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales como el corcho, realizadas con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, llamó a esas unidades de repetición células (del latín cellulae, celdillas). Pero Hooke sólo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su interior. En la década de 1670, Anton Van Leeuwenhoek, observó protozoos y bacterias. En la década de 1830, Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con Matthias Schleiden postularon que las células son las unidades bioelementales en la formación de las plantas y animales, y que son la base fundamental del proceso vital. En 1745 Needham, animálculos en infusiones. En 1831 Brown, el núcleo celular. En 1839 Purkinje, el citoplasma celular. En 1850 Rudolf Virchow, descubrió que todas las células provienen de otras células. En 1857 Kölliker, las mitocondrias. En 1860 Pasteur, esterilización de infusiones. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 9 PGF03-R03 En 1880 August Weismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos. 1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión en la Universidad de Berlín. Cuatro años más tarde, obtuvo un poder de resolución doble a la del microscopio óptico. 1981: Lynn Margulis explica el origen de la célula eucariota. L TEORÍA CELULAR a teoría celular es una parte fundamental de la Biología que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que éstas juegan en la constitución de la vida. Robert Hooke había observado ya en el siglo XVII que el corcho y otras materias vegetales aparecen constituidas de células (literalmente, celdillas). Dos científicos alemanes, Theodor Schwann, histólogo y fisiólogo, y Jakob Schleiden, botánico, se percataron de cierta comunidad fundamental en la estructura microscópica de animales y plantas, en particular la presencia de núcleos, que el botánico británico Robert Brown había descrito recientemente (1827). Asentaron el primer principio de la teoría celular histórica: Todo en los seres vivos está formado por células o productos secretados por las células. Toda célula se ha originado a partir de otra célula, por división de ésta. Ahora estamos en condiciones de añadir que la división es por bipartición, porque a pesar de ciertas apariencias, la división es siempre, en el fondo, binaria. El origen de la observación por August Weismann de la existencia de una línea germinal, a través de la cual se establece en animales (incluido el hombre) la continuidad entre padres e hijos y, por lo tanto, del concepto moderno de herencia biológica. La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, con sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva. Se puede resumir el concepto moderno de teoría celular en los siguientes principios: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 10 PGF03-R03 1. Todo en los seres vivos está formado por células o por sus productos de secreción. La célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo. 2. Todas las células proceden de células preexistentes, por división de éstas. 3. Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida. 4. Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie y para la transmisión de la información a las siguientes generaciones celulares. Así que la célula también es la unidad genética. FUNCIONES DE LAS CÉLULAS Todas las células realizan tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Otras funciones o derivadas de estas serian: La nutrición comprende la incorporación de los alimentos al interior de la célula, la transformación de los mismos y la asimilación de las sustancias útiles para formar así la célula su propia materia. Según sea su nutrición, hay células autótrofas y células heterótrofas. Las células autótrofas: fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia inorgánica del medio físico que la rodea, utilizando para ello la energía química contenida en la materia inorgánica. Las células heterótrofas: fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia orgánica que contienen los alimentos que ingiere. La función de relación de una célula es su capacidad para recibir y responder a estímulos que provienen del exterior. Las células reaccionan fundamentalmente a la presencia de alimento, pues éste asegura su supervivencia. La reproducción es el proceso de formación de nuevas células, o células hijas, a partir de una célula inicial, o célula madre. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 11 PGF03-R03 Irritabilidad: es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las neuronas y desaparece con la muerte celular. Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación. Esta y la irritabilidad son las propiedades fisiológicas más importantes de las neuronas. Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento. Está muy desarrollada en las células musculares. Absorción: es la capacidad de las células para captar sustancias del medio. Secreción: es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva o una hormona. Excreción: es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 12 PGF03-R03 TAMAÑO, FORMA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS Tamaño: Las mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista sino al microscopio. A pesar de ser muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células), el tamaño de las células es extremadamente variable. Para la viabilidad de la célula y su correcto funcionamiento siempre se debe tener en cuenta la relación superficie-volumen. Puede aumentar considerablemente el volumen de la célula y no así su superficie de intercambio de membrana lo que dificultaría el nivel y regulación de los intercambios de sustancias vitales para la célula. También es importante la relación entre volumen citoplasmático y volumen nuclear. El mismo número de cromosomas no puede controlar un aumento de volumen desproporcionado, puesto que no regularía ni controlaría adecuadamente las funciones de toda la célula. Sabias que? “Las células humanas varían en gran manera de tamaño. ¡Las células humana más pequeña, las células espermatozoides, tienen unos pocos micrómetros de ancho, mientras que las células más largas, las neuronas que corren desde la punta del dedo gordo del pie hasta la columna vertebral, son de más de un metro de largo en un adulto promedio” Forma y función: Las células presentan una gran variabilidad de formas, e incluso, algunas no ofrecen una forma fija. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas, elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen cilios o flagelos que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (centriolo) que dota a estas células de movimiento. La función que realice la célula determina su forma, por lo que encontramos diferentes tipos de células: 1. Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las células musculares. 2. Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 13 PGF03-R03 3. Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de contacto y de intercambio de sustancias. 4. Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las losas de un pavimento. SIMULACIÓN: 1. Elaborar mentefactos en el cuaderno de acuerdo con la lectura anteriormente realizada (origen de las células, funciones de la célula y tamaño, forma de las células). 2. En breves palabras explique en qué consistió la teoría celular. 3. Realice una célula en material reciclable (preferiblemente), material deseado o en plastilina, especificando sus estructuras. EJERCITACIÓN: 1. Resolver las siguientes preguntas: a) Que es la excreción? b) Quién fue Robert Hooke? c) Que es la célula y menciona algunas de las funciones más importantes? d) Cómo surgieron las células? e) Que es el cáncer, tipos de cáncer y como es su respectivo tratamiento? f) indica las características que describe a una célula g) que tienen en común las células en general y las células madres? 2. Argumente las siguientes respuestas: a) Todos los organismos tienen células. Por qué? b) Tú cuántos tipos de células tienes? CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 14 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: ESTRUCTURA CELULAR L a célula es la unidad más esencial que tiene todo ser vivo. Es además la estructura funcional fundamental de la materia viva según niveles de organización biológica, capaz de vivir independientemente como entidad unicelular, o bien, formar parte de una organización mayor, como un organismo pluricelular. La célula presenta dos modelos básicos: procarionte y eucarionte. Todas las células tienen como mínimo tres componentes: El núcleo, El Citoplasma y la membrana plasmática o celular. NÚCLEO: Los organismos cuyas células tienen una membrana para separar el núcleo del resto del protoplasma se les llaman eucariotes, y a los que no tienen esta membrana se le llama procariotes. Sólo las bacterias y algunas algas son procariotes. Los eucariotes tienen un sistema muy complejo de membranas internas, no sólo separan al núcleo, sino que también rodean a los distintos organelos. Dentro del núcleo se encuentran unas masas de fibras formadas por ADN nuclear y proteínas. Cada molécula de ADN y sus proteínas asociadas constituyen un cromosoma. El núcleo de una célula humana contiene 46 cromosomas. Al conjunto de los cromosomas que se encuentran dentro de una célula se le llama cromatina. Dentro de la cromatina se distinguen varias estructuras que se llaman nucleolos, fibras nucleolares y gránulos nucleolares. Los nucleolos son parte de la cromatina y se especializan en el ensamble de las subunidades que constituyen los ribosomas. El núcleo es el centro de control de la célula. Desde aquí se dirige la síntesis de enzimas en los ribosomas del citoplasma y por ende se determina la actividad metabólica de la célula. Se conserva, replica y expresa la información genética de la célula. Como se trató anteriormente, el conjunto de enzimas que se encuentran en una célula determinan su actividad metabólica. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 15 PGF03-R03 MODELACIÓN: CITOPLASMA: El citoplasma está constituido por los organelos y el citosol. Los organelos más importantes son los ribosomas, mitocondrias, vacuolas y otras estructuras unidas a las membranas. Al líquido en el que sobrenadan los organelos se le conoce como citosol. Citoesqueleto. Está constituido por una red de fibras proteicas que le dan estructura a la célula. Estas fibras pueden ser Microtúbulos o microfilamentos. Ribosomas. Realizan la síntesis de proteínas a partir de la información genética que llega del núcleo en forma de ARN mensajero. Los ribosomas del RER sintetizan las proteínas que van a formar parte de las membranas o del contenido de las vacuolas. Retículo endoplasmático rugoso. Conjunto de membranas que reciben las proteínas que producen los ribosomas adosados a sus membranas y participan en el transporte intracelular. Retículo endoplasmático liso. Conjunto de membranas que realizan varios procesos metabólicos, incluyendo la síntesis de lípidos: triglicéridos, fosfolípidos y esteroides, participan en el transporte intracelular, y no contienen ribosomas. Aparato de Golgi. Sintetiza o transforma compuestos previamente sintetizados (carbohidratos, proteínas), ensambla lisosomas y participa en el embalaje y transporte intracelular. Mitocondrias. Es un organelo complejo, unido a membranas, que cambia de forma. Las mitocondrias se les conoce como las centrales de fuerza de la célula, porque en ellas se llevan a cabo las reacciones de oxidación que producen la energía que utiliza las células. Las mitocondrias generan la gran mayoría de los ATP (adenosín-tri-fosfato) que necesita la célula. Vacuolas. Almacenan alimentos o productos de desecho y participan en la homeostasis. Las vacuolas de excreción CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 16 PGF03-R03 envían su contenido hacia afuera de la célula mediante el proceso de exocitosis. Las vacuolas también pueden actuar para transportar hacia el interior de las células substancias que no se pueden difundir a través de la membrana celular. El proceso se llama endocitosis y es la forma en que las células introducen macromoléculas y material corpuscular. En la exocitosis las vacuolas de excreción se acercan a la membrana celular, se funden con ella y su contenido termina en el exterior de la célula. En la endocitosis las moléculas que se van a introducir a la célula se unen al exterior de la membrana celular, se forma una invaginación y se constituye una vacuola. Esta vacuola puede emigrar al lugar de la célula donde su contenido se digerirá o será transformado. Vesículas. Almacenan, transportan o digieren productos y residuos celulares. Lisosomas. Contienen enzimas que digieren materiales de origen externo o interno que llegan a ellos. Centriolo (solo en la célula animal). Estructuras tubulares que ayudan a la separación de los cromosomas durante la división celular. Cloroplastos (solo en la célula vegetal y de las algas). son los orgánulos en donde se realiza la fotosíntesis en las células vegetales y de los otros organismos fotosintetizadores. En los organismos procariontes fotosintéticos, el proceso se lleva a cabo asociado a ciertas prolongaciones de la membrana plasmática hacia el interior de la célula. Cromoplastos (solo en la célula vegetal y de las algas). Sintetizan y almacenan pigmentos. Microtúbulos y microfilamentos: Los microtúbulos son fibras huecas con una pared de 5 nm de espesor y 25 nm de diámetro exterior. Los microfilamentos son filamentos sólidos de un diámetro de 5 nm. Ambas estructuras usan mecanismos similares para producir movimientos celulares. Las estructuras que se van a mover se unen a los microfilamentos o microtúbulos por medio de una proteína. El movimiento flagelar por CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 17 PGF03-R03 medio del cual se desplazan, las bacterias, los protozoarios o los espermatozoides es producido por los microtúbulos. Los peroxisomas (o microcuerpos) son cuerpos con membrana, esféricos, con un diámetro de entre 0,5 y 1,5 μm. Se forman por gemación a partir del retículo endoplasmático liso. Además de ser granulares, no tienen estructura interna. Tienen un número de enzimas metabólicamente importante, en particular la enzima catalasa, que cataboliza la degradación de peróxido de hidrógeno. Debido a esto se les da el nombre de peroxisomas. La degradación de peróxido de hidrógeno es representada en una ecuación. Llevan a cabo reacciones de oxidación que no producen directamente energía utilizable por el resto de la célula (no generan ATP). En los peroxisomas intervienen en la fotorrespiración de la planta. También se sintetiza agua oxigenada (H2O2), y es metabolizada dentro del peroxisoma. MEMBRANA CELULAR Ó CITOPLASMÁTICA E s una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior. Es semejante además a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas. Es una bicapa lipídica que sirve de "contenedor" para los contenidos de la célula, así como protección mecánica. Está formada principalmente por lípidos y proteínas. Esta barrera presenta una permeabilidad selectiva, lo cual le permite "seleccionar" las moléculas que entran y salen de la célula. No es visible a microscopio óptico pero si a microscopio electrónico. Vista a microscopio electrónico presenta dos capas oscuras laterales y una central más clara. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 18 PGF03-R03 PARED CELULAR: Se localiza en el exterior de la membrana celular. Es más rígida y gruesa que la membrana, brindando así mayor protección y soporte a las células de bacterias, plantas y hongos. No está presente en las células animales. SIMULACIÓN: 1. Elaborar mentefactos con los siguientes organelos celulares a. b. c. d. Núcleo. Citoplasma. Vacuolas. Membrana celular. 2. Completar el siguiente crucigrama. A. Estructura en cargada del control de las actividades celulares. Es el lugar en el que se almacena y desde donde se transmite la información genética hereditaria de la célula. B. Organelos que se encuentran presentes en casi todas las células vegetales y protistas. Dan soporte a la célula y sirven para almacenar agua, enzimas, productos de secreción y desechos. C. Estructura de soporte interno de la célula. Es el encargado de mantener la forma de la célula y de servir como anclaje para los demás organelos. D. Organelo de la célula cuya función es recibir las proteínas y otros productos del retículo endoplasmático para terminar de procesarlos, hasta su destino final dentro o fuera de la célula. E. Organelo que contiene la clorofila, que es el pigmento que le da el color verde a las plantas e interviene en el proceso de la fotosíntesis. F. Organelo que contiene enzimas, es decir, sustancias capaces de digerir proteínas, azucares y moléculas de ADN. G. Red de membranas aplanadas que divide al citoplasma y a su vez, lo comunica con el núcleo. H. Organelo encargado de llevar a cavo la respiración celular, con el fin de obtener la energía necesaria para que la célula cumplan con las funciones vitales. I. Organelo que tiene como función la producción de proteínas. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 19 PGF03-R03 A E U B C D E R F G H I C A I O T A EJERCITACIÓN: 1. Responder las siguientes preguntas en el cuaderno: a) Por que se denomina la membrana celular semipermeable. b) Cual es la diferencia entre pared celular y membrana celular. c) Por que se dice que la membrana celular es una capa bilipídica? d) Cual es la función de los peroxisomas y cloroplastos. e) Cual es la función del núcleo y las vacuolas? f) Cuál es la función de las mitocondrias y los ribosomas? g) De que se compone la membrana celular? h) Es el que contiene enzimas para digerir materiales i) Se encuentran en el retículo endoplasmático y sintetiza proteínas. j) Por que se dice que los eucariotes tienen un sistema muy complejo de membranas internas? k) Actúan en la fotorrespiración l) Se encuentra sólo en la célula animal y participa en la división de los cromosomas en la reproducción celular. m) Por que se compara la mitocondria con la central energética. n) Si se compara el colegio con una célula, el rector tiene la función del núcleo. Por qué? o) cual es la diferencia entre citoplasma y citosol. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 20 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios acuosos: El exterior y el interior. Las células requieren nutrientes del exterior y eliminar sustancias de desecho producto del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, esto quiere decir que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas (afines a los lípidos, pero regula el paso de moléculas no lipófilas. TRANSPORTE PASIVO O DIFUSIÓN El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, durante el cual no hay gasto de energía que aporta la célula, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. DIFUSIÓN SIMPLE Algunas sustancias pasan al interior o al exterior de las células a través de una membrana semipermeable, y se mueven dentro de éstas por Difusión simple. La difusión es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una de menor concentración sin requerir gasto de energía. DIFUSIÓN FACILITADA Es el movimiento de moléculas más grandes que no pueden pasar a través de la membrana plasmática y necesita ayuda de una proteína u otros mecanismos (exocitosis) para pasar al otro lado. También se llama difusión mediada por portador porque la sustancia transportada de esta manera no suele poder atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude. FILTRACIÓN La filtración es el movimiento de agua y moléculas disueltas a través de la membrana debido a la presión hidrostática generada por el sistema cardiovascular. Dependiendo del tamaño de los poros de la membrana, sólo los solutos con un determinado tamaño pueden pasar a través de la membrana. OSMOSIS La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. La función de la osmosis CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 21 PGF03-R03 es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis 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. Osmosis en una célula animal En un medio isotónico, hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso constante de agua. En un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis. En un medio hipertónico, la célula elimina agua y se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación. Osmosis en una célula vegetal En un medio isotónico, hay un equilibrio dinámico. En un medio hipotónico, la célula absorbe agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia. En un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis TRANSPORTE ACTIVO Consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración, para lo cual se requiere un gasto energético. 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. 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. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 22 PGF03-R03 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.. Comúnmente se observan tres tipos de transportadores de ATP: 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+). ENDOCITOSIS La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes (macromoléculas) o partículas, englobándolas en una invaginación de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular e incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular. Existen dos 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: es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmática (especificas). Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 23 PGF03-R03 EXOCITOSIS La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido. La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en la función endocrina, ejemplo la insulina. También interviene la exocitosis en la secreción de un neurotransmisor a la brecha sináptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. SIMULACIÓN: Completar el siguiente cuadro: TRANSPORTE CELULAR REQUIERE GASTO DE ENERGÍA Transporte pasivo no TRANSPORTE DE SUSTANCIAS Osmosis Transporte activo De una zona de menor concentración a una zona de mayor concentración CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 24 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: CÉLULA PROCARIOTA Se llama procariotas (del griego pro = antes de y karion = núcleo) a las células sin núcleo celular diferenciado, es decir, cuyo ADN no se encuentra confinado dentro de un compartimento limitado por membranas, sino libremente en el citoplasma. Las células que sí tienen un núcleo se llaman eucariotas. Casi sin excepción los organismos basados en células procariotas son unicelulares, formados por una sola célula. Entre las características de las células procariotas que las diferencian de las eucariotas, podemos señalar: ADN principal desnudo(sin un denso acompañamiento de proteínas) y lo más a menudo en forma de una sola hebra circular; división celular por fisión binaria sin un mecanismo complejo de reparto comparable a la mitosis de los eucariotas; carencia de organelos membranosos en el citoplasma, que forma un solo compartimento; existencia, salvo en algunos parásitos endocelulares, de un segundo compartimento acuoso rodeando el citoplasma, el periplasma, limitado internamente por la membrana plasmática y externamente por una segunda membrana o una pared densa. El citoplasma no contiene objetos reconocibles, salvo granos de reserva, de composición variada y agregados moleculares, visibles sólo con las mayores ampliaciones del microscopio electrónico, como ribosomas o carboxisomas. Suelen portar pared celular, cuya composición no tiene nada que ver con la de los grupos eucarióticos que la tienen. Se alimentan universalmente por absorción, son osmótrofos, sin tener en general la capacidad de ingerir partículas u otras células (endocitosis). CÉLULA EUCARIOTA Se denomina eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario fundamental (su información genética) encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que delimita un núcleo celular. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 25 PGF03-R03 Las células eucariotas no cuentan con un compartimento alrededor de la membrana plasmática (periplasma), como el que tienen las células procariotas. A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes. A diferencia de las células procariotas, las células eucariotas presentan un citoplasma muy compartimentado, con organelos separados o interconectados, limitados por membranas biológicas que son de la misma naturaleza esencial que la membrana plasmática. El núcleo es solamente el más notable y característico de los compartimentos en que se divide el protoplasma, es decir, la parte activa de la célula. En el protoplasma distinguimos tres componentes principales, a saber, la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma, constituido por todo lo demás. Las células eucariotas están dotadas de un citoesqueleto complejo, muy estructurado y dinámico, formado por microtúbulos y diversos filamentos proteicos. Además puede haber pared celular, que es lo típico de plantas, hongos y protistas pluricelulares, o algún otro tipo de recubrimiento externo al protoplasma. Las células eucariotas contienen en principio mitocondrias, orgánulos derivados por endosimbiosis de ciertas bacterias, lo que les dota de la capacidad de desarrollar un metabolismo aerobio. Algunos eucariontes realizan la fotosíntesis, gracias a la presencia en su citoplasma de orgánulos llamados plastos, los cuales derivan por endosimbiosis de bacterias del grupo denominado cianobacterias (algas azules). Aunque demuestran una diversidad increíble en su forma, comparten las características fundamentales de su organización celular, arriba resumidas, y una gran homogeneidad en lo relativo a su bioquímica (composición), y metabolismo, que contrasta con la inmensa heterogeneidad que en este terreno presentan los procariontes (bacteria, en sentido amplio). Los organismos eucariontes forman el dominio Eukarya que incluye a los organismos más conocidos, repartidos en cuatro reinos: Animalia (animales), Plantae (plantas), Fungí (hongos) y Protista. Incluyen a la gran mayoría de los organismos extintos morfológicamente reconocibles que estudian los paleontólogos. Los ejemplos de la disparidad eucariótica van CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 26 PGF03-R03 desde un dinoflagelado (un protista unicelular fotosintetizado), un árbol como la sequoia, un calamar, o un racimo de setas (órganos reproductivos de hongos), cada uno con células distintas y, en el caso de los pluricelulares, a menudo muy variadas. MODELACIÓN: DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS EUCARIOTAS Existen diversos tipos de células eucariotas entre las que destacan las células de animales y plantas. Los hongos y muchos protistas tienen, sin embargo, algunas diferencias substanciales. PROCARIOTA EUCARIOTA ORGANELOS POCOS SOLO RIBOSOMAS. ADN CIRCULAR, NO CUBIERTO POR NÚCLEO. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EL CITOPLASMA. TAMAÑO 1 A 10 MICRAS. MITOCONDRIAS, RIBOSOMAS, VACUOLAS, RETÍCULO ENDOPLASMICO, APARATO DE GOLGI, CLOROPLASTOS. ORGANIZADO EN CROMOSOMAS, MAS LARGO Y PROTEGIDO POR NÚCLEO. ARN, NÚCLEO, RIBOSOMAS Y APARATO DE GOLGI. 10 A 100 MICRAS. ANTIGÜEDAD 3.5 MILLONES DE AÑOS APROXIMADAMENTE. UNICELULAR. 2.1 MILLONES DE AÑOS APROXIMADAMENTE. MULTICELULAR. ORGANISMOS CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 27 PGF03-R03 RELACIÓN DE LA CÉLULA CON EL MEDIO En todas las células la membrana celular es la frontera con el medio exterior y la encargada de regular el flujo de sustancias entre el interior y el exterior celular. Sus funciones están directamente relacionadas con su estructura. Tanto el medio intracelular como el extracelular son medios acuosos en los cuales se encuentran una gran variedad de moléculas disueltas. Sin embargo la composición del medio intracelular es muy diferente del extracelular. Algunas sustancias están más concentradas en el interior que en el exterior celular, mientras que con otras sustancias ocurre lo contrario. Estas situaciones generan una diferencia entre la concentración intracelular y extracelular de la molécula. Dependiendo de la cantidad de sales que presente o no el medio, se obtienen células isotónicas, hipertónicas e hipotónicas. ISOTÓNICO El medio o solución isotónico es aquél en el cual la concentración de soluto esta en igual equilibrio fuera y dentro de una célula. En hematología, se dice de las soluciones que tienen la misma concentración de sales que el suero de la sangre son isotónicas. Por tanto, tienen la misma presión osmótica que la sangre y no producen la deformación de los glóbulos rojos. Aplicando este término a la concentración muscular, se dice que una concentración es isotónica cuando la tensión del músculo permanece constante variando su longitud. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 28 PGF03-R03 HIPERTÓNICO Una solución hipertónica es aquella que tiene una mayor concentración de un soluto determinado en relación al medio citoplasmático de la célula. Si una célula se encuentra en un medio hipertónico, sale agua de la célula hacia el exterior, con lo que esta se contrae y la célula puede llegar a morir por deshidratación carbónica. La plasmólisis es el fenómeno mediante el cual la célula se contrae en un medio hipertónico. La salida del agua de la célula continúa hasta que la presión osmótica del medio y de la célula sean iguales. Fenómenos similares ocurren al conservar alimentos en salmueras o jarabes concentrados de azúcar. Además este proceso hace parte de la ósmosis acompañado del proceso isotónico e hipotónico. La célula animal sufre el fenómeno de crenación como consecuencia de la salida de agua de la célula ("arrugándose"). A su vez, en las células vegetales se produce la plasmólisis: cuando el agua sale del medio intracelular, el protoplasma se retrae, produciéndose un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular. HIPOTÓNICO Una solución hipotónica es aquella que tiene menor concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula. Una célula sumergida en una solución con una concentración más baja de materiales disueltos, está en un ambiente hipotónico; la concentración de agua es más alta (a causa de tan pocos materiales disueltos) fuera de la célula que dentro. Bajo estas condiciones, el agua se difunde a la célula. Una célula en ambiente hipotónico se hincha con el agua y puede reventar; a éste proceso se le llama hemólisis pero solo cuando se da en los glóbulos rojos de la sangre. Los organismos que viven en suelos de arroyos y lagos habitan en agua de lluvia modificada, que es un ambiente hipotónico. Las células animales sufren el fenómeno de citolisis, que lleva a la destrucción e la célula, debido CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 29 PGF03-R03 al paso del agua al interior de ella. Por otro lado, en las células vegetales ocurre el fenómeno de presión de turgencia: cuando entra agua, la célula se hincha pero no se destruye debido a la gran resistencia de la pared celular. SIMULACIÓN: 1. Completar el texto con las siguientes palabras. ADN - animal - células - centriolos - eucariotas - heterótrofas - autótrofa - pared vegetal vegetal - cloroplastos. Los seres vivos están formados por __________. Las células de protoctistas, hongos, animales y vegetales son ___________. La célula eucariota se caracteriza por tener el material hereditario, ______, independizado del resto del citoplasma. Además existen dos variedades importantes dentro de la célula eucariota: la célula __________ y la __________. Las diferencias estriban en la composición y función de alguno de sus orgánulos diferenciales: la ______________, los _____________ y los ____________ entre los más importantes. Estos orgánulos hacen que las células eucarióticas tengan dos formas de nutrición diferentes: autótrofa (células con cloroplastos) y ___________ (sin ellos). 2. En el cuaderno realizar un cuadro comparativo con 7 diferencias y 7 semejanzas entre célula procariota y célula eucariota. 3. Realizar mentefactos sobre el medio hipertónico, isotónico e hipotónico. 4. Escribe al frente del número cada una de las estructuras. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 30 PGF03-R03 EJERCITACIÓN: 1. Realizar un cuadro en donde aparezcan 7 diferencias y 7 semejanzas entre célula animal y célula vegetal. 2. Dibujar en el cuaderno la célula animal y la célula vegetal. 3. Consultar los diferentes mecanismos de transporte de sustancias: * Transporte pasivo: Difusión, difusión simple, difusión facilitada, ósmosis * Transporte Activo. * Transporte mediado por Vesículas: Exocitosis y Endocitosis. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL - Ciencias Naturales 6 31 PGF03-R03 DEMOSTRACIÓN: ¿CUANTO APRENDISTE? Las preguntas tipo I, constan de cuatro posibles respuestas, siendo una sola de ellas verdadera. Lea Detenidamente cada pregunta, analícela y marque con una X en la cuadrícula que aparece al final de las preguntas. El siguiente texto y tabla son para resolver las preguntas 1, 2, 3 Los numerosos organelos celulares hacen que las células cumplan todas sus funciones vitales. Cada organelo tiene una forma particular que está muy relacionada con su fisiología y esta asociación es muy común observarla en todos los sistemas vivos. Algunas funciones celulares como la respiración, la síntesis proteica, la hidrólisis, el empaquetamiento y transporte de sustancias siempre requieren de un organelo particular que las realice. La siguiente tabla describe la relación organelo-función indicando con el signo (+) si se realiza y con el signo (-) si no se realiza. A B C D 1. Mitocondria 2. Ribosoma 3. Lisosoma 4. Ap. Golgi Síntesis proteica Respiración Empaquetamiento Hidrólisis ---+ ------- + ---------- ---------+ ------+ ---- 1. Este complejo es muy común en células de secreción ya sean productoras de mucus en animales y celulosa en vegetales; estos organelos están muy desarrollados en células del páncreas y su función también es antitóxica. A) 1 – B B) 4 – C C) 3 – D D) 2 – A 2. En esta relación se observa gran actividad metabólica. Estos organelos al igual que los cloroplastos tienen ADN propio y sus propios ribosomas y se pueden multiplicar independientemente de la célula A) 2 – A B) 4 – C C) 1 – B D) 3 - D CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 32 PGF03-R03 3. Esta relación hace que los organelos participen en enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoidea. Se han descubierto en ellos más de 40 hidrolasas ácidas degradando principalmente proteínas, ácidos nucleicos; mucopolisacáridos y glucógeno. A) 3 – D B) 1- B C) 4 – C D) 2 - A Con base en el siguiente dibujo, resolver las preguntas 4 y 5. 4. La difusión es un tipo de transporte a través de la membrana que se caracteriza porque: A) Gasta energía B) Siempre se realiza en contra del gradiente de concentración C) Gasta energía, pero va a favor del gradiente de concentración. D) Se realiza a favor del gradiente de concentración y por lo tanto no gasta energía. 5. La difusión facilitada se diferencia de la difusión simple porque la primera: A) Utiliza un vehículo transportador (proteína). B) No utiliza vehículo transportador. C) Necesariamente presenta gasto energético. D) Va en contra del gradiente de concentración. El siguiente esquema le permite responder las preguntas 6, 7, 8 6. La gráfica plasma el trabajo realizado por los organelos celulares mitocondrias y cloroplastos. Podemos inferir como función de la mitocondria. A) Desdoblar completamente el alimento que llega hasta las células. B) Hacer parte de todos los organismos eucarióticos. C) Liberar la energía contenida en los alimentos. D) Actuar como agente oxidante en la reacción celular. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 33 PGF03-R03 7. Es acertado afirmar a partir del texto que los cloroplastos A) Liberan energía contenida en los alimentos. B) Son organelos celulares propios de los organismos eucariotas. C) Llevan a cabo reacciones de tipo exergónicas, almacenando la energía liberada en forma de ATP. D) Llevan a cabo reacciones celulares de tipo anabólico. 8. El texto gráfico a su vez representa los procesos de respiración aerobia celular y fotosíntesis, procesos considerados indispensables para la vida en la tierra, de los que es correcto afirmar que A) Ambos son realizados por los seres considerados eucariotas. B) La respiración celular sólo la realizan los seres eucariotas del reino de los vegetales. C) Ambos son realizados por eucariotas pertenecientes al reino de los vegetales. D) sonde carácter antagónico. 9. La siguiente gráfica ilustra el trabajo y la interacción de los ribosomas, el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi y sus vesículas. A partir de él podemos afirmar que la ruta y procesos probables para la síntesis y transporte de proteínas necesarias para ser transportadas fuera de la célula es A) Aparato de Golgi, vesículas, retículo endoplasmático rugoso, endocitosis. B) Vesículas, Retículo endoplasmático rugoso, membranas, aparato de golgi, exocitosis. C) Retículo endoplasmático, vesículas, aparato de Golgi, membranas D) Retículo endoplasmático, vesículas, aparato de Golgi, exocitosis 10. A partir de la gráfica anterior, podemos inferir como posible función del aparato de Golgi A) Liberar la energía almacenada en el alimento. B) Sintetizar las proteínas destinadas a salir de la célula. C) Compactar y distribuir los materiales celulares. D) Contener enzimas hidrolíticas encargadas de degradar moléculas biológicas. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 34 PGF03-R03 CUADRÍCULA DE RESPUESTAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B C D El cáncer El cáncer es una de las enfermedades que más afecta a la población. En general, es una enfermedad que no discrimina edad, sexo, clase social o religión. Las personas más propensas en desarrollar esta enfermedad son aquellas en las cuales sus familiares han sufrido y se han muerto de cáncer. 1. Los tumores están formados por células que estaban determinadas ya genéticamente a morir, pero por mutaciones en su ADN, empezaron a dividirse de forma acelerada. Alicia leyó esta información, al hablar con su hermano sobre el cáncer, ella le aseguro que el cáncer puede desarrollarse en cualquier parte del cuerpo. Pero Felipe, su hermano, la cuestiono primero preguntándole si es en realidad hacer esta generalización. A lo cual Alicia le contesto: a. Sí, siempre que se hable de células humanas. b. Si, cuando se especifica que da en todas las partes del cuerpo, cuyas células se dividen mitóticamente. c. Si, cuando se especifica que da en todas las partes del cuerpo, cuyas células se dividen por meiosis. d. Si, por ejemplo en los óvulos, que es una célula sexual, se puede desarrollar el cáncer. 2. Se dice por lo general, que el cigarrillo produce cáncer en los pulmones. Esta afirmación puede ser verdadera si se afirma que a. Los componentes que forman el cigarrillo no permiten que se realice la división celular en las células pulmonares. b. Los componentes que forman el cigarrillo matan las células que forman el tejido bronquial. c. Los componentes del cigarrillo hacen que el ADN de las células pulmonares mute, lo que produce varias afecciones entre ellas el cáncer. d. Los componentes del cigarrillo taponan los bronquios, bronquiolos y alveolos, llenando así los pulmones de agua. Esta agua genera las mutaciones en las células pulmonares que es en realidad lo que produce el cáncer. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 35 PGF03-R03 3. La radioterapia, es uno de los adelantos médicos que ayudan a destruir los tumores cancerosos de forma localizada. Los cuerpos residuales de las células que son destruidas por los rayos utilizados en la radioterapia a. Pasan por difusión a los riñones, y luego expulsados por la orina. b. Son reutilizados por las otras células en la formación de organelos. c. Son expulsados como toxinas en el sudor corporal. d. Son fagocitadas por los glóbulos blancos del sistema inmunológico del paciente. 4. Varios animales como el perro, logran detectar el cáncer de piel en los humanos con solo su sentido del olfato. Estas señales químicas que producen las células tumorales sirven como mensajes químicos a otras células del cuerpo o del mismo tumor. Esta comunicación: se da en las otras células porque a. Las señales químicas son reconocidas por las proteínas de membrana de las células que rodean el tumor. b. Las señales químicas se mezclan con el agua extracelular, ingresando por osmosis a las otras células. c. Las señales químicas pasan por los canales iónicos como pasan los iones, por ejemplo, de Na+ o Cl-. d. Las señales químicas pueden ingresar por la bicapa fosfolipidica de las células circundantes. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 36 PGF03-R03 GLOSARIO Con el trabajo realizado en esta unidad construir un glosario que enriquezca cada vez más nuestro vocabulario, se sugieren las siguientes palabras. Citología:___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Difusión:___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Cáncer: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Endocitosis:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Eucariota:__________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Quimioterapia: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Radioterapia: _______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Exocitosis:__________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Membrana:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Microorganismos:____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Mitocondria:________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Isotonico:__________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Hipertonico:_________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 37 PGF03-R03 __________________________________________________________________________ Hipotonico:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Vacuola: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Heterotrofa: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Osmosis:___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Plasmólisis: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Crenación: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Pinocitosis:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Procariotas:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Autótrofa: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Hemolisis: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Citolisis: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Citosol: ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 38 PGF03-R03 UNIDAD II TIPOS D E C AR ACT ER ES T AXONOMIC OS PROPÓSITO: Identificar y reconocer las principales características del reino mónera, reino protista, reino fungí, además describir los procesos de nutrición, circulación, excreción, entre otros. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 39 PGF03-R03 LECTURA AFECTIVA ¿CÓMO SE DESCUBRIERON LOS VIRUS? A finales del siglo XIX ya se conocía la existencia de las bacterias y otros microorganismos relacionados con el desarrollo de algunas enfermedades. Sin embargo, los científicos estaban desconcertados al encontrar que ciertas enfermedades parecían ser causadas por un agente invisible. Por ejemplo, observaban que al triturar hojas de plantas de tabaco que padecían de una enfermedad conocida como mosaico del tabaco, el extracto obtenido era capaz de infectar a plantas sanas, pero para su sorpresa al analizar el extracto al microscopio, no veían ningún microorganismo que pudiera ser causante de la enfermedad. En un intento por encontrar al culpable de la enfermedad, en 1892 el bacteriólogo ruso Dimitri Ivanovski filtró el extracto utilizando un filtro con poros suficientemente fino como para retener cualquier microorganismo, pero aún así encontró que el líquido filtrado podía infectar a las plantas sanas. En ese momento Ivanovski no creyó que pudieran existir agentes infecciosos más pequeños que una bacteria y pensó que sus resultados se debían a errores experimentales. Pocos años más tarde, en 1898, el botánico holandés Martines Beijerinck realizó el mismo experimento, con idénticos resultados. Sin embargo él sí consideró la posibilidad de que la enfermedad fuera causada por un agente mucho más pequeño de lo que hasta el momento pudiera conocerse y le llamó virus (del latín virus: veneno). Durante muchos años se siguió detectando la presencia de diferentes tipos de virus como responsables de varias enfermedades pero sólo hasta 1938 con el desarrollo de los microscopios electrónicos se pudo observar y fotografiar por primera vez un virus. SIMULACIÓN: 4. 5. 6. 7. Proposiciona el texto. Realiza un listado de los términos más importantes. Realiza un mentefacto conceptual sobre los virus. Responder: Cómo se descubrió la existencia de los virus muchos años antes de que pudieran ser observados por primera vez. ¿Es siempre necesario Ver para creer? CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 40 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: LA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS La clasificación de los organismos es tan antigua como la existencia del ser humano. Antiguamente el hombre clasificaba a los animales de acuerdo con su utilidad. Luego en la época de la antigua Grecia, cuando el ser humano ya conocía más su entorno, los seres vivos se clasificaron, según su forma de vida, en nadadores voladores y corredores. Posteriormente durante el renacimiento, época de grandes avances científicos, se hizo evidente la existencia de enorme cantidad de seres y la dificultad para clasificarlos. El conocimiento de esa gran variedad de seres se logro gracias a adelantos tecnológicos, como el microscopio y a las exploraciones realizadas por los europeos, a tierras tropicales en busca de recursos naturales. Fue precisamente durante esta época que el botánico sueco Karl Von Linneo, ideo un sistema de clasificación en el que utilizo las mismas categorías que usamos actualmente. A partir del sistema ideado por Linneo, los sistemas de clasificación han tratado de reflejar la historia evolutiva de los organismos. Por ejemplo, hay estructuras llamadas homologas, que tienen un mismo origen pero pueden tener funciones distintas. CLASES DE CARACTERES TAXONÓMICOS. Actualmente los adelantos tecnológicos nos permiten tener en cuenta una gran cantidad de características o caracteres de los seres vivos antes de asignar loa a algún tipo de grupo o categoría taxonómica. Los principales caracteres usados pueden ser clasificados en cuatro grupos: morfológicos, fisiológicos, citológicos y bioquímicos. Caracteres morfológicos: son aquellos que toman como base la forma y el aspecto externo de los seres vivos. Estos caracteres fueron los primeros que utilizo el ser humano para clasificar a los organismos. Los caracteres morfológicos, a pesar de su gran utilidad, no reflejan las relaciones evolutivas o de parentesco existentes entre los organismos, pues muchos de estos pueden ser el resultado de adaptaciones al ambiente. Caracteres fisiológicos: son aquellos que tiene en cuenta las funciones que realizan los organismos para vivir. Por ejemplo el tipo de respiración que permite clasificar a las bacterias como aeróbicas o anaeróbicas. Caracteres citológicos: se reflejan en la estructura de las células que componen un organismo. Por ejemplo, de acuerdos con la presencia o ausencia de núcleo celular definido, es posible clasificar los organismos en procariotas como las bacterias y eucariotas como los hongos, las plantas y los animales. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 41 PGF03-R03 Caracteres bioquímicos: son aquellos que se derivan del estudio de la composición química de los seres vivos. En la actualidad gracias a adelantos logrados en el último siglo en el estudio de la composición química de los seres vivos, especialmente en el ADN. Los caracteres bioquímicos se utilizan para establecer la clasificación de los organismos. Categorías taxonómicas. La clasificación de los seres vivos se hace en categorías. La categoría superior incluye a las siguientes y así sucesivamente, hasta llegar a la categoría inferior. La categoría taxonómica superior es el reino y la categoría taxonómica inferior es la especie. Las características taxonómicas desde la inferior, hasta la superior son: especie, género, familia, orden, clase, filo y reino. SIMULACIÓN: 1. 2. 3. 4. En qué consiste el sistema ideado por Karl Von Linneo. En el proceso respiratorio de las bacterias, define los términos aeróbico y anaeróbico. Cuál es la principal diferencia entre procariota y eucariota. Realiza un cuadro comparativo entre el carácter morfológico, fisiológico, citológico y bioquímico. 5. Realiza la clasificación taxonómica de la mariposa y el ser humano, teniendo en cuenta la especie, el género, la familia, el orden, la clase, el filo y el reino. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 42 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: EL MICROSCOPIO E s un instrumento de laboratorio utilizado para ver partículas que el ojo humano no puede ver a simple vista. Existen varios tipos de microscopio: MICROSCOPIO ÓPTICO Un microscopio óptico es un microscopio basado en lentes ópticas. El desarrollo de este aparato suele asociarse con los trabajos de Anton van Leeuwenhoek. Los microscopios de Leeuwenhoek constaban de una única lente pequeña y convexa, montada sobre una plancha, con un mecanismo para sujetar el material que se iba a examinar (la muestra o espécimen). Este uso de una única lente convexa se conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa, entre otros aparatos ópticos. PARTES DEL MICROSCOPIO ÓPTICO Y SUS FUNCIONES Sistema óptico: lente situada cerca del ojo del observador. Amplía la imagen del objetivo. Objetivo: lente situada cerca de la preparación. Amplía la imagen de esta. Condensador: lente que concentra los rayos luminosos sobre la preparación. Diafragma: regula la cantidad de luz que entra en el condensador. Foco: dirige los rayos luminosos hacia el condensador. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 43 PGF03-R03 EL MICROSCOPIO COMPUESTO Es un microscopio óptico que tiene más de un lente. Los microscopios compuestos se utilizan especialmente para examinar objetos transparentes o cortados en láminas tan finas que se transparentan. Se emplea para aumentar o ampliar las imágenes de objetos y organismos no visibles a simple vista. El microscopio óptico común está conformado por tres sistemas: El sistema mecánico está constituido por una serie de piezas en las que van instaladas las lentes que permiten el movimiento para el enfoque. El sistema óptico comprende un conjunto de lentes dispuestas de tal manera que produce el aumento de las imágenes que se observan a través de ellas. El sistema de iluminación comprende las partes del microscopio que reflejan, transmiten y regulan la cantidad de luz necesaria para efectuar la observación a través del microscopio. LA PARTE MECÁNICA DEL MICROSCOPIO L a parte mecánica del microscopio comprende el pie, el tubo, el revólver, el asa, la platina, el carro, el tornillo macrométrico y el tornillo micrométrico. Estos elementos sostienen la parte óptica y de iluminación, además permite los desplazamientos necesarios para el enfoque del objeto. El pie: Constituye la base sobre la que se apoya el microscopio y tiene por lo general forma de Y o bien es rectangular El tubo: Tiene forma cilíndrica y está ennegrecido internamente para evitar las molestias que ocasionan los reflejos de la luz. En su extremidad superior se colocan los oculares. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 44 PGF03-R03 El revólver: Es una pieza giratoria provista de orificios en los cuales se enroscan los objetivos. Al girar el revólver, los objetivos pasan por el eje del tubo y se colocan en posición de trabajo, la cual se nota por el ruido de un piñón que lo fija. La columna: llamada también asa o brazo, es una pieza colocada en la parte posterior del aparato. Sostiene el tubo en su porción superior y por el extremo inferior se adapta al pie. La platina: Es una pieza metálica plana en la que se coloca la preparación u objeto que se va a observar. Presenta un orificio en el eje óptico del tubo que permite el paso de los rayos luminosos a la preparación. La platina puede ser fija, en cuyo caso permanece inmóvil; en otros casos puede ser giratoria, es decir, mediante tornillos laterales puede centrarse o producir movimientos circulares. Carro: Es un dispositivo colocado sobre la platina que permite deslizar la preparación con movimiento ortogonal de adelante hacia atrás y de derecha a izquierda. El tornillo macrométrico: Girando este tornillo, asciende o desciende el tubo del microscopio, deslizándose en sentido vertical gracias a una cremallera. Estos movimientos largos permiten el enfoque rápido de la preparación. El tornillo micrométrico: Mediante el movimiento casi imperceptible que produce al deslizar el tubo o la platina, se logra el enfoque exacto y nítido de la preparación. Lleva acoplado un tambor graduado en divisiones de 0,001 mm. que se utiliza para precisar sus movimientos y puede medir el espesor de los objetos. SISTEMA ÓPTICO El sistema óptico es el encargado de reproducir y aumentar las imágenes mediante el conjunto de lentes que lo componen. Está formado por los oculares y los objetivos. Los oculares: están constituidos generalmente por dos lentes, dispuestas sobre un tubo corto. Los oculares generalmente más utilizados son los de: 8X, 1OX, 12.5X, 15X. La X se utiliza para expresar en forma abreviada los aumentos. Los objetivos: se disponen en una pieza giratoria denominada revólver y producen aumento de las imágenes de los objetos y organismos y, por tanto, se hallan cerca de la preparación que se examina. Los objetivos utilizados corrientemente son de dos tipos: objetivos secos y objetivos de inmersión. Los aumentos de los objetivos secos más frecuentemente utilizados son: 6X, 1OX, 20X, 45X y 60X. SISTEMA DE ILUMINACIÓN Este sistema tiene como finalidad dirigir la luz natural o artificial de tal manera que ilumine la preparación u objeto que se va a observar en el microscopio. Comprende los siguientes elementos: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 45 PGF03-R03 El espejo: Tiene dos caras: una cóncava y otra plana. Goza de movimientos en todas las direcciones. La cara cóncava se emplea de preferencia con iluminación artificial, y la plana, para iluminación natural (luz solar). Modernamente se prescinde del espejo en la fabricación de microscopios, ya que éstos traen incorporada una lámpara colocada en el eje del microscopio. Condensador: El condensador está formado por un sistema de lentes, cuya finalidad es concentrar los rayos luminosos sobre el plano de la preparación. El condensador se halla debajo de la platina. El condensador puede deslizarse sobre un sistema de cremallera mediante un tornillo que determina su movimiento ascendente o descendente. Diafragma: Generalmente, el condensador está provisto de un diafragma-iris, que regula su abertura y controla la calidad de luz que debe pasar a través del condensador. MICROSCOPIO ESTEREOSCÓPICO El diseño de este instrumento es distinto al del diagrama de más arriba y su utilidad es diferente, pues se utiliza para ofrecer una imagen estereoscópica (3D) de la muestra. Para ello, y como ocurre en la visión binocular convencional, es necesario que los dos ojos observen la imagen con ángulos ligeramente distintos. Obviamente todos los microscopios estereoscópicos, por definición, deben ser binoculares (con un ocular para cada ojo), por lo que a veces se confunden ambos términos. Existen dos tipos de diseño, denominados respectivamente convergente (o Greenough) y de objetivo común (o Galileo). TELESCOPIO El telescopio es un aparato con el que se pueden observar imágenes amplificadas de objetos muy distantes. Los primeros telescopios tenían dos lentes convergentes y su objetivo era muy grande, con el fin de recoger mucha luz. Este tipo de telescopios se sigue utilizando hoy día, aunque se han mejorado mucho las lentes, que son capaces de proporcionar más aumentos y enfocar con mucha precisión. Son los telescopios de refracción o refractores. En los telescopios de reflexión o reflectores, más usados que los de refracción, se sustituyen algunas de las lentes por espejos. Así se consigue mayor nitidez con un peso menor, ya que los espejos pueden ser muy finos. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 46 PGF03-R03 EJERCITACIÓN: 1. Realiza mentefactos con microscopio, estereoscopio y telescopio. 2. Escribe en las líneas las partes del microscopio y su función. 3. Consultar en qué consiste la nanotecnología y que aplicaciones tiene. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 47 PGF03-R03 EXPERIENCIA DE LABORATORIO TEMA: CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES MATERIALES: * Microscopio * Palillos de dientes * Láminas portaobjetos * Láminas cubreobjetos * Tomate * Zanahoria * Planta de Elodea * Azul de Metileno * Cuchillas de Bisturí * Gotero METODOLOGÍA: 1. Escoge una hoja de elodea entre las ubicadas en la parte superior Ponla en el centro del cubreobjetos con la cara inferior hacia arriba. Agrégale una gota de agua y pon el cubreobjetos. Observar en el microscopio. Con el objetivo a 10 X observa y dibuja la forma de la célula. Haz lo mismo con el objetivo de 40X e identifica pared celular, cloroplastos y vacuolas si es posible. 2. Pon una gota de agua en el centro de un portaobjetos. Con una cuchilla realiza un corte lo más delgado posible de la pulpa del tomate (también puedes utilizar zanahoria. Pon el corte sobre la gota de agua y coloca el cubreobjetos. Con el objetivo de 10X observa y dibuja la forma y organización de las células. Con el objetivo de 40X escoge una célula y dibújala lo más detalladamente posible y trata de identificar: la pared celular, cromoplastos y vacuolas. 3. Pon una gota de agua en el centro de un portaobjetos. Corta la punta de un palillo de dientes y frota con él suavemente la cara interna de tu mejilla. Mezcla lo que recogiste con la gota de agua y extiende. Pasa el portaobjetos dos o tres veces por la llama del mechero. Añade un par de gotas de azul de metileno y déjala actuar por dos o tres minutos. Enjuaga el colorante con agua. Deja secar y coloca un cubreobjetos. Observar con el objetivo de 10X, recorre la lámina hasta que encuentres una célula y dibújala. Con el objetivo de 40X escoge una célula y dibújala lo más detalladamente posible. Identifica membrana celular, núcleo y citoplasma. 4. Toma un portaobjetos, límpialo y desengrásalo con alcohol. Pon en el centro una gota de agua. Pasa un palillo por la superficie interna y externa de los dientes. Mezcla lo que recogiste con la gota de agua del porta y extiende la mezcla; deja secar. Fija la preparación pasándola un par de veces sobre la llama del mechero. Agrega un par de gotas de azul de metileno. Espera dos o tres minutos. Enjuaga el colorante con abundante agua, deja secar y coloca un cubreobjetos. Con el objetivo de 40X busca diferentes tamaños y formas de células bacterianas. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 48 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: LOS REINOS E n biología, reino es cada una de las grandes subdivisiones en que se consideran distribuidos los seres naturales, por razón de sus caracteres comunes. La primera organización en reinos se debe a Aristóteles, que diferencia todas las entidades de la naturaleza en los conocidos reinos animal, vegetal y mineral. Una comparación de los sistemas de clasificación en reinos biológicos más notables: Linnaeus Haeckel Chatton Copeland Whittaker Woese et al. Woese et al. 1735 18661 19563 2 reinos 3 reinos 2 imperios 4 reinos 5 reinos 6 reinos 19372 19694 19775 Eubacteria Prokaryota Monera Animalia Bacteria Archaebacteria Archaea Protista Animalia 3 dominios Monera (no tratados) Protista Vegetabilia Plantae Eukaryota 19906 Plantae Protista Protista Fungi Fungi Plantae Plantae Eukarya Animalia Animalia Animalia Debido a la tantísima variedad de la vida se han establecido numerosos niveles de clasificación denominados taxones. El nivel de Reino era hasta hace poco el nivel superior de la clasificación biológica. En las clasificaciones modernas el nivel superior es el Dominio. Cada uno de los Dominios se subdivide en Reinos, los Reinos a su vez pueden organizarse en Subreinos, etc. Las diferencias más fundamentales de los seres vivos se dan a nivel molecular (estructura de los lípidos, proteínas y genoma) y permiten distinguir los dominios Archaea, Bacteria y Eukarya (desde este punto de vista, una planta y un animal son más parecidos entre sí que una archaea y una bacteria). Los dominios Archaea y Bacteria incluyen sólo organismos unicelulares procariontes (organismos con células sin núcleo). El dominio Eukarya incluye todos los eucariontes (organismos con células con núcleo) y comprende los reinos de los protistas, plantas, hongos y animales. La clasificación en reinos de los seres vivos comúnmente aceptada es: (Los virus se clasifican aparte.) Dominio Procariota: Reino mónera (subreino Eubacteria, Subreino CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 49 PGF03-R03 Archaebacteria); Dominio eucariota (Reino fungí, reino protista, reino plantae y reino animalia) REINO MÓNERA M ónera es un término de la clasificación de los organismos actualmente obsoleto. En la influyente clasificación de Margulis, significaba lo mismo que Procariontes, y así sigue siendo usada en muchos manuales y libros de texto. USO HABITUAL Donde todavía se usa, el término Mónera designa un reino formado por los organismos celulares que carecen de núcleo definido, los que son llamados procarióticos. Se admite de ellos por casi todo el mundo que son las formas de vida más antiguas. Características generales: Nivel celular: Procariontes o procariotas Nutrición: Heterotrofa: saprofita, parásita; Autótrofa: fotosíntesis, quimiosíntesis Respiración: Anaerobia, aerobia y facultativa Reproducción: Asexual: fisión binaria Sexual: conjugación. Tipo de vida: parásito, vida libre o simbiótica Estructuras de locomoción: Flagelos, cilios y pseudópodos El uso del término Mónera para denominar a uno de los cinco reinos, de la clasificación de los seres vivos, es pues relativamente reciente y ya obsoleto. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 50 PGF03-R03 Subreino Archaebacteria Arquebacterias y eubacterias difieren en la constitución genética básica, así como en las estructuras de alguno de sus componentes celulares, como la pared celular. Estos dos reinos se consideraron por mucho tiempo dentro de un mismo reino, el reino monera, ya que comparten las características de estar integrados por organismos procariotas, sin embargo estudios detallados a nivel molecular evidenciaron suficientes diferencias entre ambos grupos como para ser considerados reinos diferentes Subreino Eubacteria Dentro de las eubacterias se incluyen la mayor parte de los organismos definidos como bacterias. Aunque algunas eubacterias ocasionan enfermedades en los organismos, la mayoría son inofensivas e incluso beneficiosas. La mayor parte de las bacterias del suelo, el agua y el aire, así como las que se encuentran en el tracto digestivo de animales y de los seres humanos, son eubacterias, las cuales producen también muchos de los antibióticos utilizados en medicina. Son capaces de vivir tanto en ambientes aerobios (que contienen oxígeno) como anóxicos o anaerobios (que carecen de oxígeno). Algunas eubacterias contienen pigmentos que les permiten usar la luz como fuente de energía (como ocurre en las plantas verdes), otras dependen de compuestos orgánicos y algunas incluso pueden usar compuestos químicos inorgánicos como combustible para realizar los procesos celulares. La especie Escherichia Coli, microorganismo frecuente en el intestino que se utiliza mucho en ingeniería genética, es una eubacteria. CLASIFICACIÓN MORFOLÓGICA DE BACTERIAS Las bacterias vienen en variadas formas. La forma de las bacterias es muy variada y, a menudo, una misma especie adopta distintos tipos morfológicos, es lo que se conoce como pleomorfismo. De todas formas, podemos distinguir tres tipos fundamentales de bacterias: Coco: de forma esférica o Diplococo: cocos en grupos de dos o Tetracoco: cocos en grupos de cuatro o Estreptococo: cocos en cadenas o Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo Bacilo: en forma de bastoncillo Formas helicoidales o Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 51 PGF03-R03 o o Espirilo: en forma helicoidal rígida Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible) METABOLISMO Las bacterias exhiben una gran variedad de tipos metabólicos. La distribución de estos tipos metabólicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su taxonomía, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones genéticas modernas. El metabolismo bacteriano se clasifica en base de tres criterios importantes: el origen del carbono, la fuente de energía y los donadores de electrones. Un criterio adicional para clasificar a los microorganismos que respiran es el receptor de electrones usado en la respiración CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 52 PGF03-R03 Según la fuente del carbono, las bacterias se pueden clasificar como heterótrofas cuando usan compuestos orgánicos, o como autótrofas cuando el carbono celular se obtiene mediante la fijación del dióxido de carbono. Las bacterias autótrofas típicas son las cyanobacterias fotosintéticas, las bacterias verdes del azufre y algunas bacterias púrpura. Pero hay también muchas otras especies quimiolitotrofas, por ejemplo, las bacterias nitrificantes y oxidantes del azufre. Según la fuente de energía, las bacterias pueden ser fototrofas, es decir, que emplean la luz a través de la fotosíntesis, o quimiotrofas, es decir, que obtienen energía a partir de sustancias químicas que son oxidadas principalmente a expensas del oxígeno o de otros receptores de electrones alternativos (respiración aerobia/anaerobia). Finalmente, las bacterias se pueden clasificar como litotrofas u organotrofas según utilicen como donadores de electrones compuestos inorgánicos u orgánicos, respectivamente. Los organismos quimiotrofos usan donadores de electrones para la conservación de energía (durante la respiración aerobia/anaerobia o durante la fermentación) y para las reacciones biosintéticas (por ejemplo, para la fijación del dióxido de carbono), mientras que los organismos fototrofos los utilizan solamente para propósitos biosintéticos. MOVIMIENTO DE LAS BACTERIAS Los diferentes tipos de disposición de los flagelos bacterianos: Monotrico; Lofotrico; Anfitrico; Peritrico. Las bacterias pueden moverse mediante flagelos, deslizamientos, contracciones (twitching) o por cambios en la flotabilidad. En un único grupo de bacterias, las espiroquetas, se presentan unas estructuras similares a flagelos, localizadas entre dos membranas en el espacio periplasmático, que se denominan filamentos axiales. Estos tienen un cuerpo helicoidal distintivo que gira alrededor mientras la bacteria se mueve. Según el número y disposición de los flagelos en la superficie de la bacteria, se distinguen los siguientes tipos: Un solo flagelo (monotrico), un flagelo en cada extremo (anfitrico), grupos de flagelos en cada extremo (lofotrico) y flagelos distribuidos sobre toda la superficie de la célula (peritricos). Los flagelos bacterianos son la estructura de movilidad mejor comprendida de cualquier organismo. Es una estructura rotatoria propulsada por un motor en la base que utiliza como energía un gradiente electroquímico a través de la membrana. Los flagelos están CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 53 PGF03-R03 compuestos por cerca de 20 proteínas, con aproximadamente otras 30 proteínas para la regulación y coordinación. REPRODUCCIÓN Las bacterias crecen hasta un tamaño fijo y después se reproducen por fisión binaria, una forma de reproducción asexual. En condiciones apropiadas, una bacteria Gram-positiva puede dividirse cada 20 – 30 minutos y una Gram-negativa cada 15 – 20 minutos, y en alrededor de 16 horas su número puede ascender a unos 5.000 millones (aproximadamente el número de personas que habitan la Tierra). Bajo condiciones óptimas, algunas bacterias pueden crecer y dividirse extremadamente rápido, tanto como cada 9,8 minutos. En la división celular se producen dos células hijas idénticas. Algunas bacterias, todavía reproduciéndose asexualmente, forman estructuras reproductivas más complejas que facilitan la dispersión de las células hijas recién formadas. Ejemplos incluyen la formación de cuerpos fructíferos (esporangios) en Myxobacteria, la formación de hifas en Streptomyces y la gemación. En la gemación una célula forma una protuberancia que a continuación se separa y produce una nueva célula hija. SIMULACIÓN: 1. Realiza mentefactos conceptuales sobre el uso habitual, clasificación morfológica y locomoción. 2. Realiza una sopa de letras con 20 palabras referentes al reino mónera. 3. Realiza un friso con la clasificación morfológica de las bacterias. EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Cual fue la clasificación propuesta por Aristóteles. Escribe los reinos que se encuentran sobre el Dominio procariota y eucariota. Porque el termino mónera designa un reino formado por los llamados procariotas. Menciona las estructuras de locomoción para las bacterias. Dibuja la reproducción asexual por fisión binaria de las bacterias. Define el término autótrofo, heterótrofo y el pleomorfismo. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 54 PGF03-R03 7. Dibuja las siguientes bacterias: Coco, Diplococo, Tetracoco, Estreptococo, Estafilococo, bacilo y espirilo. 8. Dibuja los diferentes flagelos bacterianos según su disposición para la locomoción. ENUNCIACIÓN: REINO PROTISTA El reino Protista, también llamado Protoctista, es aquel que contiene a todos aquellos organismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de alguno de los otros tres reinos eucarióticos: Fungí (hongos), Animalia (animales en sentido estricto) o Plantae (plantas). En el árbol filogenético de los organismos eucariontes, los protistas forman grupos monofiléticos o incluyen miembros que están estrechamente emparentados con alguno de los tres reinos citados. Se les designa con nombres que han perdido valor en la ciencia biológica, pero cuyo uso es imposible de desterrar, como «algas», «protozoos» o «mohos mucosos». CARACTERES Dado que el grupo está definido por lo que no son sus miembros, es muy difícil presentar un cuadro de características generales. Ninguno de sus representantes está adaptado plenamente a la existencia en el aire, de modo que los que no son directamente acuáticos, se desarrollan en ambientes terrestres húmedos o en el medio interno de otros organismos. Organización celular. Eucariotas (células con núcleo), unicelulares o pluricelulares. Los más grandes, algas pardas del género Laminaria, pueden medir decenas de metros. Estructura. Se suele afirmar que no existen tejidos en ningún protista, pero en las algas rojas y en las algas pardas la complejidad alcanza un nivel muy próximo al tisular, incluida la existencia de plasmodesmos (p.ej. en el alga parda Egregia). Muchos de los protistas pluricelulares cuentan con paredes celulares de variada composición, y los unicelulares autótrofos frecuentemente están cubiertos por una teca, como en caso destacado de las diatomeas, o CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 55 PGF03-R03 dotados de escamas o refuerzos. Los unicelulares depredadores (fagótrofos) suelen presentar células desnudas (sin recubrimientos). Las formas unicelulares a menudo están dotadas de movilidad por reptación o, más frecuentemente, por apéndices de los tipos que llamamos cilios y flagelos. Nutrición. Autótrofos, por fotosíntesis, o heterótrofos. Muchas formas unicelulares presentan simultáneamente los dos modos de nutrición. Los heterótrofos pueden serlo por ingestión (fagótrofos) o por absorción osmótica (osmótrofos). Metabolismo del oxígeno. Todos los eucariontes, y por ende los protistas, son de origen aerobios (usan oxígeno para extraer la energía de las sustancias orgánicas), pero algunos son secundariamente anaerobios, tras haberse adaptado a ambientes pobres en esta sustancia. Reproducción y desarrollo. Puede ser asexual (clonal) o sexual, con gametos y cigoto, frecuentemente alternando en la misma especie. Las algas pluricelulares presentan a menudo alternancia de generaciones. No existe embrión en ningún caso. Ecología. Los protistas se cuentan entre los más importantes componentes del plancton (organismos que viven en suspensión en el agua), del bentos (del fondo de ecosistemas acuáticos) y del edafon (de la comunidad que habita los suelos). Hay muchos casos ecológicamente importantes de parasitismo y también de mutualismo, como los de los flagelados que intervienen en la digestión de la madera por los termes o los que habitan en el rumen de las vacas. El simbionte algal de los líquenes es casi siempre un alga verde unicelular. CLASIFICACIÓN DE LOS PROTOZOARIOS Rizópodos (Rhizopoda). Estos protozoos, como las amebas, se desplazan por medio de pseudópodos, es decir, formando apéndices temporales desde su superficie, que además les sirven para captar el alimento. Los pseudópodos también son utilizados para capturar el alimento, que engloban en el interior, en un proceso llamado fagocitosis. Son muchos los grupos en los que existen especies que responden a este concepto. Ciliados (Ciliophora). Éste es el único de los grupos tradicionales que se identifica como grupo natural en las clasificaciones modernas, con la categoría de filo. Aparecen rodeados de cilios y presentan una estructura interna compleja. El paramecio (género Paramecium) es un representante muy popular del grupo. Flagelados (Mastigophora). Se distinguen por la posesión de uno o más flagelos. Las formas unicelulares desnudas (sin pared celular), dotadas de dos flagelos, representan la forma original de la que derivan todos los eucariontes. Por eso CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 56 PGF03-R03 son tantos y tan variados los protistas diferentes que encajan en este concepto. Algunas especies portan plastos y son por lo tanto autótrofas. Esporozoos (Sporozoa). Parásitos con una fase de esporulación (división múltiple). Hay por lo menos cuatro grupos distintos sin relación entre sí, y ni siquiera son todos protistas, sino que también hay animales y hongos. El ejemplo más conocido es el plasmodio (género Plasmodium), causante de la malaria. LAS ALGAS: Las algas son los organismos autótrofos que realizan la fotosíntesis oxigénica, con la excepción de los miembros del reino Plantae; son en general acuáticas. Se trata de un taxón polifilético o artificial (no es un grupo de parentesco), y no tiene por lo tanto ya uso en la clasificación científica moderna, aunque sigue teniendo utilidad en la descripción de los ecosistemas acuáticos. Según su coloración las algas pueden ser: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 57 PGF03-R03 Clorofíceas: algas verdes, unicelulares o multicelulares; habitan en ríos, mares, troncos y en la nieve. Crisofíceas: son algas doradas, unicelulares, habitan en los ríos y mares. Feofíceas: son algas pardas, unicelulares, habitan en los mares. Rodofíceas: son algas rojas, multicelulares y habitan en los mares. LOS FUNGOIDES: También son un grupo de protistas heterótrofos, pero se diferencian de los protozoarios porque son multicelulares y algunos son cenobíticos. Su morfología es similar a la de los hongos por los cual, aunque pertenezcan al reino protista, los tres fila de fungoides toman la terminación micetes, la misma que se utiliza en los fila del reino de los hongos. Entre los protistas fungoides más conocidos se encuentran los mohos acuáticos y los mohos deslizantes. Los primeros tienen filamentos cenocíticos muy similares a las hifas de los hongos; la mayoría son acuáticos pero algunos parasitan plantas terrestres, como es el caso de Phytophora infestans que causa grandes daños a los cultivos de papa. Los segundos se denominan así porque son organismos muy similares a las amebas que se deslizan libremente mediante seudópodos sobre su sustrato, la cual es generalmente materia orgánica en descomposición. FILUM Oomicetes Acrasiomicetes Mixomicetes CARACTERÍSTICAS Son mohos acuáticos; sus células están rodeadas de paredes de celulosa. Conocidos como mohos deslizantes celulares; están formados por agregados de muchas células ameboides Conocidos como mohos deslizantes plasmodiales; formados por masa cenocítica. NUTRICIÓN La mayoría saprobios, algunos parásitos Saprobios Saprobios CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 58 PGF03-R03 EXPERIENCIA DE LABORATORIO OBSERVEMOS PROTOZOARIOS Materiales: Frasco, pasto, agua de florero, tierra. PROCEDIMIENTO: Reúna todos los materiales en el frasco u ubíquelo en un lugar oscuro, por aproximadamente 5 días. Después fije las muestras con un poco de formol y observe al microscopio. Dibuje los diferentes microorganismos, algas, en el cuaderno. SIMULACIÓN: 1. En la siguiente sopa de letras, encontrares 20 palabras relacionadas con los temas anteriores. A O O M I C S F G D T P E H J K F A R A M T E S R I S I O E C I O T Y U I N L Ñ O Q E F R F H P Q T F D S A W Q W A L T G Q U I M I O T A X I E N A M F A Ñ Z O G F D E E Z R F G O U S L X P M G A U R X P I E N N D F C O I E S G R C R T L O G F O V I X M D L T V O R O T O G T B K O A F E Y V T I R R I H O N J M C G N U B I C W I D J T M H I I H A I N S O E C E K A M G C O J Ñ O M T X C O S L X N F E N K L P A A Y I U N Ñ I B D T E B A C I L O L I M M S V S E W E T Y S T Y I O C O C O A S Q R A B E M A O P A S D F G V I B R I O X Y S Ñ A L G A N B V C X Z D T R E L G H J K L Ñ A I R E T C A B K B V D E S P I R I L O F G H J CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 59 PGF03-R03 EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. Describe el proceso de nutrición de los organismos del reino protista. Por medio de un esquema explica el proceso de fagocitosis y Pinocitosis. Describe la importancia de los protistas para la ecología. Por medio de un esquema explica la reproducción por esporulación. Explica porque las algas son tan importantes para los organismos vivientes. ENUNCIACIÓN: REINO FUNGÍ En biología el término fungí (latín, literalmente hongos) designa un reino que incluye a los organismos celulares heterótrofos que poseen paredes celulares engrosadas mediante quitina y células con especialización funcional. También son llamados hongos. La especialidad de la Biología, Medicina y de la Botánica que se ocupa de los hongos se llama Micología. Los hongos son organismos eucarióticos (con células nucleadas) que realizan una digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y absorben luego las moléculas disueltas resultantes de la digestión, es decir, que se alimentan osmotróficamente (como las plantas) absorbiendo sustancias disueltas, pero a diferencia de aquéllas los nutrientes que toman son orgánicos. Los hongos son los descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos ecosistemas, y se ven comúnmente en el pan añejo. En forma de micorrizas, los hongos acompañan a la mayoría de las plantas, residiendo en sus raíces y ayudándolas a absorber nutrientes del suelo. Se piensa que esa simbiosis fue esencial para la conquista del medio terrestre por las plantas y para la existencia de los ecosistemas continentales. Los hongos tienen una gran importancia económica para los humanos: las levaduras son las CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 60 PGF03-R03 responsables de la fermentación de la cerveza y el pan, y el cultivo de setas es una gran industria en muchos países. ESTRUCTURA L os hongos pueden ser unicelulares o pluricelulares, aunque frecuentemente en la misma especie se observan fases de uno y otro tipo. Tienen una membrana plasmática (donde predomina el ergosterol en vez de colesterol), núcleo, cromosomas (los hongos son, por lo general, haploides), y orgánulos intracelulares, como (mitocondrias (aunque ningún hongo es estrictamente anaeróbico, algunos pueden crecer en condiciones anaeróbicas), retículo endoplasmático, etc.). CLASIFICACIÓN CLÁSICA DE LOS HONGOS CARACTERES DIFERENCIALES - Nivel celular: Eucariotas Nutrición: Osmótrofa (absorción) Metabolismo del oxígeno (respiración): aerobios ó anaerobios facultativos. Reproducción y desarrollo: reproducción sexual, con gametos generalmente iguales, y multiplicación asexual por esporas resistentes Organización: Los más conocidos son pluricelulares, con células en filamentos llamados hifas, cuyo conjunto forma un micelio. Carecen de fases móviles, tales como formas flageladas, con la excepción de los gametos masculinos y las esporas de algunas formas filogenéticamente ―primitivas‖ (los Chytridiomycota). Estructura y funciones: sin plasmodesmos (puentes de citoplasma entre células). Unicelulares como la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) o con micelio pluricelular constituido por hifas. Con movimientos intracelulares. En las paredes hay poros. Pared celular con quitina. Caracteres morfológicos: los principales caracteres macroscópicos de los hongos, son los de su cuerpo fructífero o seta. Los hongos pueden ser: Saprofitos: se alimentan de materia orgánica en descomposición. Parásitos: se alimentan de los líquidos internos de otros seres vivos. Mutualistas: forman asociaciones benéficas con otros organismos. Los hongos pueden clasificarse en cuatro grupos: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 61 PGF03-R03 - - - Zigomicetos: hongos terrestres que viven en el suelo y se alimentan de materia animal y vegetal muerta. Muchos forman micorrizas que son asociaciones mutualistas con algunas raíces de plantas. Ascomicetos: son la clase más abundante de hongos, reciben este nombre debido a que sus esporas se forman en pequeñas bolsas conocidas como ascos. Importantes en la fabricación del vino, el pan y los antibióticos. Basidiomicetos: desarrollan sus esporas en láminas conocidas como basidios. Entre ellos los hongos comestibles. Como los champiñones y muchos venenosos y alucinógenos. Deuteromicetes: hongos imperfectos que se desarrollan de manera sexual, se utilizan en la fabricación de quesos y antibióticos. EJERCITACIÓN: 1. Como se llama la especialidad de la Biología, Medicina y de la Botánica que se ocupa de los hongos. 2. Describe con tus palabras como es el proceso de alimentación de los hongos. 3. Realiza un esquema de un hongo e identifica el sombrero, el anillo, el pie, las hifas y el micelio. 4. Realiza un cuadro compartido entre saprofitos, parásitos y mutualistas. 5. Realiza un mentefacto conceptual sobre la clasificación de los hongos. 6. Completa los siguientes mentefactos conceptuales. R. MÓNERA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 62 PGF03-R03 PROTISTA R. FUNGÍ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 63 PGF03-R03 7. Dibuja los diferentes flagelos bacterianos según su disposición para la locomoción. M M E I C E P S E U O O B C L A T E G E C R A D W T S A B A A F I S I O L O G I N O T A O S R B S R I L P O N A I G N U M O Q N I I Q C O P A G R M E B M O N E L I S U R C P A N L I C F L P R O T I S S O C I Q O L O T I V A D V E A S C U C O S T D O F E G Q F N R A O J G H T A T C I M a) la forma y el aspecto externo de los seres vivos es un carácter _________________________. b) Los caracteres ______________ son aquellos que tienen en cuanta las funciones que realizan los organismos para vivir. c) Los caracteres ____________ se refieren a la estructura de las células que componen a un organismo. d) La _________________ es la categoría taxonómica más pequeña e incluye organismos muy parecidos entre sí. e) El __________________es la categoría taxonómica más grande. f) Los reinos de la naturaleza son: ______________, __________, __________, _________, ____________ 8. Con el trabajo realizado en esta unidad construir un glosario que enriquezca cada vez más nuestro vocabulario, se sugieren las siguientes palabras. Mónera: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Protista: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fisiología: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fisión: ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Algas: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Virus: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Morfología: _________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 64 PGF03-R03 __________________________________________________________________________ Citología: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Monotríco: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Lofotrico: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Micología: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Heterotrofa: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Autótrofa: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Locomoción: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Procariota: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Anaeróbico: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Crisofíceas: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Rodofíceas: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Aeróbico: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Pleomorfismo: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fisión binaria: _______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 65 PGF03-R03 Eucariota: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Microscopio: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Telescopio: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Zigomicetos: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Reproducción:_______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ DEMOSTRACIÓN: 1. Un antibiótico es por definición, una sustancia química que es producida por un organismo vivo y es capaz de inhibir el crecimiento de microorganismos. ¿Dónde cree usted que radica la efectividad del antibiótico? a. Redice considerablemente la disponibilidad de oxigeno para los microorganismos. b. Aumenta la temperatura de su hábitat, lo cual evita el crecimiento de los microorganismos. c. Interfiere con algún proceso metabólico de ese microorganismo, inhibiendo se ese modo su crecimiento. d. Afecta la capacidad de adherencia de los microorganismos al huésped. 2. En todos los seres vivos incluso en aquellos que se consideran el intermedio entre lo vivo y lo no vivo, como el virus, los caracteres hereditarios almacena el acido desoxirribonucleico o ADN que en las células eucariotas se encuentran dentro del núcleo. Lo anterior afirma que a. b. c. d. El acido desoxirribonucleico o ADN es exclusivo de las células eucariotas. Los virus por ser el intermediario entre los seres vivos y lo no vivos no poseen ADN. Existe otro tipo de células en donde el ADN no se encuentre dentro del núcleo. El ADN solo lo poseen los virus. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 66 PGF03-R03 3. Para identificar los diferentes tipos de bacterias se utilizan criterios como el aspecto morfológico, el color de las colonias, la tinción de gran y las propiedades bioquímicas. Si usted quisiera diferenciar entre una Escherichia Coli y un Bacilo Subtilis que son formas basilares, pero con diferente metabolismo. ¿cuál de los criterios de identificación utilizaría para diferenciarlas? a. b. c. d. El color de las colonias. El aspecto morfológico. La coloración de Gram. Las propiedades bioquímicas. 4. Se identificaron 3 tipos de bacterias según la posibilidad de sobrevivir frente a diferentes concentraciones de Nitrógeno en el agua así Según esta información si un lago con concentraciones iníciales bajas de nitrógeno es contaminado con desechos ricos en este elemento usted esperaría que en el lago A. antes de la contaminación estén presentes únicamente las bacterias tipo I B. los 3 tipos de bacterias cambien su estado de presencia o ausencia con la contaminación C. la contaminación sólo afecte negativamente la supervivencia de las bacterias tipo I D. las bacterias tipo II y III aparezcan únicamente después de la contaminación CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 67 PGF03-R03 UNIDAD III REINO VEGETAL Y REINO ANIMAL PROPÓSITO: Identificar y reconocer las principales características del reino vegetal y el reino animal, además describir los procesos de nutrición, circulación, excreción, entre otros. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 68 PGF03-R03 LECTURA AFECTIVA “LA ECÓSFERA Y LAS INTERACCIONES HUMANAS” Las bacterias son los principales desintegradores de casi todos los ecosistemas. No sólo se degradan los restos muertos de organismos muchos más grandes, sino además liberan las moléculas y los átomos constituyentes de estos para dejarlos a disposición de otros miembros de la comunidad. La capacidad fotosintética de la mayor parte de las cianobacterias las convierte en excelentes productores primarios de los ecosistemas dulceacuáticos, pero sobre todo los marinos. Es muy probable que ellas sean los principales protagonistas de la revolución del oxígeno que confirió a la biósfera propiedades de aerobiosis hace unos 2,800 millones de años. Existen diversos tipos de fermentación bacteriana que son muy útiles para el ser humano. El alcohol, el ácido acético (vinagre) y la acetona son sólo algunos de los productos elaborados por bacterias. Además gracias a las bacterias podemos disfrutar productos lácteos como el queso y el yogurt. La bacteria Escherichis coli es el principal instrumento vivo de la biología molecular. Por otra parte, la ingeniería genética ha permitido a los científicos insertar genes humanos en ciertas bacterias. Esas bacterias se multiplican y al hacerlo clonifican el gen insertado, de modo que pueden sintetizar grandes cantidades de proteínas tan importante como la insulina, el interferón y la hormona ce crecimiento. Aunque la mayor parte de las bacterias mejoran la calidad de la vida en los ecosistemas y las comunidades humanas, otro representante de este grupo constituyen un aspecto negativo al funcionar como agentes causales de muchas enfermedades. Los trastornos de origen bacteriano van desde la lepra y la tuberculosis hasta la fiebre tifoidea y la neumonía bacteriana, peor muchas bacterias son fuentes de diversos antibióticos luchan la enfermedad. EJERCITACIÓN: 1. Proposiciona el texto. 2. Realiza un listado de los términos más importantes. 3. Explica con tus propias palabras, porque se consideran tan importantes las cianobacterias LOS VIRUS Por sus características especiales, es difícil ubicar a los virus dentro de cualquiera de los reinos mencionados, pues aún no se determina su origen. Para explicarlo se han propuesto varias teorías. Por ejemplo, se piensa que provienen de la ruptura o desintegración de las células primitivas, quedando en libertad sus moléculas de ácidos nucleicos, las cuales al CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 69 PGF03-R03 rodearse de una capa de proteínas, constituyeron los virus. Otra idea es que provienen de organismos más complejos, que al adaptarse a la vida parasita, poco a poco fueron perdiendo estructuras y funciones de la célula huésped, hasta quedar reducidos a pequeños agrupamientos moleculares. Tanto por su antigüedad como por su baja complejidad, se les podría incluir en el reino Monera, o también se les podría considerar como un grupo independiente el límite entre la vida y la no vida. Los virus son agregados moleculares constituidos por ácidos nucleicos, DNA o RNA, en el centro y por una cápsula de proteínas. A esta cápsula se le conoce como cápside. Los virus miden alrededor de unas 300 milimicras, por lo que sólo se les puede observar con el microscopio electrónico. Presentan formas muy regulares, generalmente prismáticas; por ejemplo, tienen forma de dodecaedros, cilindros, esferas, etc. La definición de los virus como seres vivos es difícil, ya cuando se encuentra fuera de las células son completamente inertes y están cristalizados, es decir, no tiene funciones, carecen de metabolismo, no se nutren ni respiran. Sin embargo, cuando penetran en una célula se activan y se multiplican originando nuevos virus. Para poder multiplicarse, el virus se posa en la membrana e inyecta su molécula de ácido nucleico, que lleva su información genética. La célula toma a esta molécula como un molde o patrón para sintetizar moléculas copia, así como los cápsides, que gracias a la información genética que les fue inyectada, son iguales a la del virus infectante. La multiplicación es muy rápida y termina por hacer estallar a la célula liberándose nuevos virus. Entre las enfermedades que provocan en el hombre podemos mencionar la viruela, sarampión, influenza, rabia, herpes, poliomielitis, verrugas y fiebre amarilla. El hecho de que los virus provoquen enfermedades, ha traído consigo la necesidad de intensificar su estudio para buscar métodos de curación y prevención de algunas enfermedades. En el aspecto evolutivo, el estudio de los virus reviste gran importancia, sobre todo si nos remontamos al origen de la vida. Si partimos de la idea de que las células primitivas se fragmentaron dejando en libertad sus ácidos nucleico, los cuales penetraron posteriormente en otras células, tales mecanismos pudieron ser una fuente más de variación genética propiciadora de la evolución de las primeras células en diferentes sentidos, generándose la diversidad. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 70 PGF03-R03 EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. Proposiciona el texto. Realiza un listado de los términos más importantes. Porque se consideran a los virus como intermediarios entre los seres vivos y no vivos. Explica el ciclo biológico de los virus. Completa el siguiente mentefacto conceptual. VIRUS CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 71 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: REINO PLANTAE E n el lenguaje científico el término vegetal ha ido perdiendo utilidad hasta un punto en el que la única definición posible es: Se llama vegetal a cualquier organismo de los que tradicionalmente han sido estudiados por los botánicos. Aristóteles hizo tres clases de seres y tres reinos para reunirlos: minerales, que crecen pero no viven ni sienten; vegetales, que crecen y viven pero no sienten; y animales, que crecen, viven y sienten. Esta distinción ha seguido siendo enseñada hasta nuestros días. La Real Academia Española conserva una definición igualmente arcaica de vegetal: ―Ser orgánico que crece y vive, pero no muda de lugar por impulso voluntario‖. Por la aplicación de un concepto como éste, Carlos Linneo incluyó a los corales en el reino vegetal. En la mayoría de las plantas se distinguen tres partes: la raíz que se encarga de fijar la planta al suelo y de absorber agua y sales minerales. El tallo que es el órgano que comunica la raíz con las hojas y las hojas que son los órganos donde se realiza la fotosíntesis. Las células de las plantas están rodeadas por una pared celular que les ayuda a adquirir rigidez y resistencia. La superficie de todas las células encargadas de realizar la fotosíntesis están cubiertas por cutícula, que es una sustancia impermeable como la que se encuentra cubriendo tus uñas. Esta sustancia evita la perdida de agua en la planta. NUTRICIÓN VEGETAL: FOTOSÍNTESIS En algas eucarióticas y en plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo en un orgánulo especializado denominado cloroplasto. Este orgánulo que está delimitado por dos membranas (envueltas de los cloroplastos) que lo separan del citoplasma circundante. En su interior se encuentra una fase acuosa con un elevado contenido en proteínas e hidratos de carbono (estroma del cloroplasto) y una serie de membranas denominadas tilacoides. Los tilacoides contienen los pigmentos (sustancias coloreadas) fotos intéticos y proteínas necesarios para captar la energía de la luz. El principal de esos pigmentos es la clorofila, de color verde, de la que existen varios tipos (bacterioclorofilas y clorofilas a, b, c y d). Además CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 72 PGF03-R03 de las clorofilas, otros pigmentos presentes en todos los organismos eucarióticos son los carotenoides (carotenos y xantofilas), de color amarillo o anaranjado y que tienen un papel auxiliar en la captación de la luz, además de un papel protector. La fotosíntesis se divide en dos fases. La primera ocurre en los tilacoides, en donde se capta la energía de la luz y ésta es almacenada en dos moléculas orgánicas sencillas (ATP y NADPH). La segunda tiene lugar en el estroma y las dos moléculas producidas en la fase anterior son utilizadas en la asimilación del CO2 atmosférico para producir hidratos de carbono e indirectamente el resto de las moléculas orgánicas que componen los seres vivos (aminoácidos, lípidos, nucleótidos, etc). Tradicionalmente, a la primera fase se le denominaba fase luminosa y a la segunda fase oscura de la fotosíntesis. Sin embargo, la denominación como "fase oscura" de la segunda etapa es incorrecta, porque actualmente se conoce que los procesos que la llevan a cabo solo ocurren en condiciones de iluminación. Es más preciso referirse a ella como fase de fijación del dióxido de carbono (ciclo de Calvin) y a la primera como "fase fotoquímica" o reacción de Hill. En la fase luminosa o fotoquímica, la energía de la luz captada por los pigmentos fotosintéticos unidos a proteínas y organizados en los denominados "fotosistemas" (ver más adelante), produce la descomposición del agua, liberando electrones que circulan a través de moléculas transportadoras para llegar hasta un aceptor final (NADP+) capaz de mediar en la transformación del CO2 atmosférico (o disuelto en el agua en sistemas acuáticos) en materia orgánica. Este proceso luminoso está también acoplado a la formación de moléculas que funcionan como intercambiadores de energía en las células (ATP). La formación de ATP es necesaria también para la fijación del CO2. El CO2 es uno de los menores componentes del aire atmosférico, capaz de reflejar la radiación de onda larga proveniente de la tierra (el máximo agente reflector de esa radiación es el vapor de agua). El notable aumento de su concentración a partir de 1850, debido a la destrucción de las áreas selváticas, la actividad industrial y el uso de combustibles fósiles podría tener el efecto de incrementar las temperaturas medias, efecto llamado efecto invernadero. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 73 PGF03-R03 LA ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS. Los vegetales absorben por la raíz el agua y las sales minerales que hay en la tierra. Estas sustancias forman lo que se llama savia bruta. La savia bruta sube por el tallo hasta llegar a las hojas. En las hojas, los productos resultantes de la fotosíntesis, sufren una serie de reacciones y dan lugar a la savia elaborada. La savia elaborada circula por toda la planta, sirviendo de alimento a la planta y, además, se almacena como reserva (almidón). LA RESPIRACIÓN DE LAS PLANTAS. Como los demás seres vivos, las plantas también respiran, es decir, necesitan tomar oxígeno del aire; sin embargo no tienen órganos adaptados para esta función, como los animales. Este proceso se llama intercambio de gases, porque se produce un cambio mutuo de gases entre la atmósfera y los vegetales. Los gases que se intercambian son vapor de agua, dióxido de carbono y oxígeno. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 74 PGF03-R03 CLASIFICACIÓN: Al igual que ha sucedido con los demás reinos, la clasificación del reino Plantae ha sido objeto de varias discusiones, e incluso algunos taxónomos utilizan la categoría de división en vez de filum para este reino. Sin embargo, una de las clasificaciones más aceptadas divide a las plantas en 12 fila. Informalmente se habla de dos grandes grupos de plantas, de acuerdo con la presencia o ausencia de tejidos vasculares, es decir, aquellos especializados en el transporte de nutrientes: plantas no vascularizadas y plantas vascularizadas. GRUPO DE PLANTAS FILUM Briophyta: musgos Plantas no vasculares Hepatophyta: Hepáticas Anthocerophyta: Antoceros Psilophyta: Psilofitas Sphenophyta: Equisetos Plantas Sin semillas Vasculares Con semillas Lucophyta: Licopodios Pteridophytas: helechos Gimnospermas Gingkophyta: Gongko Cycadophyta: Cicadáceas Gnetophyta: Gnetofitas Angiospermas Coniferophytas: Coníferas Antophyta: Plantas con flor y fruto CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 75 PGF03-R03 A PLANTAS NO VASCULARES este grupo pertenecen los musgos, las hepáticas y los antoceros. Todos ellos carecen de tejido vascular, así como órganos verdaderos, de manera que presentan cauloides, rizoides y filoides (similares a tallos, raíces y hojas respectivamente, pero estructuralmente muy diferentes). La ausencia de tejidos conductores, implica que el agua y las sales minerales deben ser absorbidas del medio por todas las células de la planta, además éstas no están recubiertas por cutícula, de manera que estos organismos están restringidos a ambientes con bastante humedad. La ausencia de tejidos de sostén les impide alcanzar grandes tamaños. No producen flores, ni frutos. PLANTAS VASCULARES SIN SEMILLAS: I ncluyen a los helechos, licoposicos, psilofitas y equisetos. Es estas plantas se observa una clara diferenciación de las células formando diversos tipos de tejidos que a su vez se organizan para formar órganos verdaderos. Es común la presencia de un tallos subterráneo horizontal denominado rizoma. Es estas plantas la reproducción es por medio de esporas, órganos como flores y frutos están ausentes. Los Psilofitos se consideran el filum más primitivo de plantas vasculares, ya que sólo tienen tallos verdaderos pues carecen de tejidos vasculares en las raíces y las hojas. Tienen un tallo erecto aéreo y un rizoma. Viven en los trópicos CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 76 PGF03-R03 En los Licopodios ya se encuentran verdaderas raíces y hojas, éstas últimas se caracterizan por tener aspecto de escamas. Tienen tallos erectos y rizomas. Se encuentran en los bosques templados. En los Equisetos las hojas son pequeñas y se secan rápidamente, por lo cual el tallo es el principal órgano fotosintético. A los equisetos, también conocidos como colas de caballo, se les atribuyen varias propiedades medicinales. Se encuentran en hábitats húmedos y pantanosos. En los Helechos, el tallo es aéreo, ausente o poco desarrollado y las hojas denominadas frondas, emergen del rizoma. Generalmente las frondas están divididas en Pinnas y éstas pueden a su vez dividirse en Pinnulas. La mayoría de los helechos se encuentran en zonas tropicales CON SEMILLAS: LAS ANGIOSPERMAS Son un grupo monofilético de espermatofitas (plantas que producen semillas) cuya característica más distintiva es la producción de flores periantadas. Informalmente el grupo es conocido como "las plantas con flor". Angiospermae, nombre científico dado a este grupo (taxón), proviene de dos étimos griegos: (angíon- vaso, ánfora) y (sperma, semilla); así, este término compuesto significa "semillas envasadas", en referencia a que sus óvulos (y posteriormente sus semillas) están encerrados por la hoja fértil portadora de los óvulos o "carpelo". De esta forma, el grano de polen para fecundar al óvulo, debe contactar una superficie del carpelo preparada para ello (el "estigma") en lugar de caer directamente sobre el óvulo como en gimnospermas. Las flores de angiospermas se diferencian de las flores del resto de las espermatofitas en que poseen verticilos o espirales ordenados de sépalos, pétalos, estambres y carpelos, y como su nombre lo indica, los carpelos encierran a los óvulos y reciben el polen sobre su superficie estigmática en lugar de directamente sobre el óvulo como en gimnospermas. La estructura particular de sus flores no es la única diferencia que poseen con el resto de las espermatofitas, otros caracteres morfológicos distintivos son; la reducción del gametofito femenino a sólo unas pocas células, la doble fertilización (con la formación de un tejido nutritivo característico, triploide, llamado endosperma, al tiempo que se fecunda al óvulo), y un xilema y floema distintivos, más recientes que los del resto de las traqueofitas, y más eficientes en muchos aspectos (aunque el xilema parece haber evolucionado ya dentro del clado, siendo las angiospermas más primitivas similares en sus tubos xilemáticos a las gimnospermas). CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 77 PGF03-R03 Así como posee muchas especies, este grupo se caracteriza por poseer una enorme diversidad de hábitos, y haber ocupado prácticamente todos los nichos ecológicos posibles. Hay plantas arbustivas y herbáceas, las hay terrestres y acuáticas, se encuentran tanto en los desiertos como en los pantanos, en el nivel del mar como en lo alto de las montañas. Su diversidad de especies es mucho más alta en zonas tropicales y húmedas (alrededor del 60 % de las especies son de zonas tropicales y un 75 % tiene un crecimiento óptimo en climas tropicales), donde dominan completamente el paisaje, y va disminuyendo su número hacia las latitudes altas, llegando a poseer una representación empobrecida en las floras más frías como la de la tundra (que todavía hoy está dominada por las coníferas). Los miembros de esta división son la fuente de la mayor parte del alimento consumido por el hombre, así como de muchas materias primas y productos naturales. El grueso de la alimentación mundial procede de sólo quince especies. La flor de angiosperma se caracteriza por poseer un pedicelo que nace en la axila de una bráctea, que remata en un receptáculo portador de los verticilos o espirales de sépalos, pétalos, estambres y carpelos en ese orden. Los sépalos y pétalos son hojas estériles no presentes en el resto de las espermatofitas. Por lo general los sépalos son verdes y fotosintéticos, y tienen una función de protección del capullo cuando la flor todavía está en formación, mientras que los pétalos son vistosos y coloridos, y tienen una función de atracción de los agentes polinizadores, por lo general animales. Por lo general los estambres constan de un filamento y una antera, y la antera posee 4 microsporangios (sacos polínicos) unidos por tejido conectivo. El gametófito masculino está reducido a tres células (dos son espermáticas y la tercera forma el tubo polínico). Por lo general los carpelos son hojas cerradas que mantienen a los óvulos dentro, se diferencian en una superficie preparada para recibir al grano de polen llamada estigma, un cuello (estilo) CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 78 PGF03-R03 preparado para hacer crecer al tubo polínico hacia los óvulos, y una cámara que alberga a los óvulos llamada ovario. EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Aristóteles reino tres clase de seres y tres reinos par reunirlos cuales son. Cuál es la función de los cloroplastos y la cutícula en las plantas. Define que es un pigmento y cuáles son los más importantes. Describe paso a paso en qué consiste la fotosíntesis. Con tus propias palabras explica en qué consiste el efecto invernadero. Explica las diferencias entre savia bruta y savia elaborada. Con tus propias palabras explica en qué consiste el intercambio de gases y cuales gases están involucrados en el proceso. 8. Cuál es la principal característica de las plantas vasculares. 9. Realiza una sopa de letras con el reino vegetal. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 79 PGF03-R03 SIMULACIÓN: REPRODUCCIÓN EN PLANTAS 1. Reproducción de las plantas con flores: Para que una planta de este grupo se reproduzca, tienen que ocurrir dos fases o procesos. 1ª fase: La polinización: La polinización es el transporte del polen desde unas flores hasta otras, dispersándose por el aire. Cuando estos granos de polen se unen con los óvulos de una flor, pueden nacer nuevas plantas. Cada especie florece en distintas épocas. Eso significa que en esos momentos están listas para reproducirse. Algunas lo hacen una o dos veces al año, como los almendros o los rosales. Otras florecen una sola vez en su vida. Cuando la flor está en plena madurez, las anteras de sus estambres producen granos de polen que son los gametos masculinos. Estos granos de polen son diminutos y se transportan fácilmente hasta el pistilo de otra flor con la ayuda del viento o de insectos, como abejas o mariposas. Incluso algunas aves, como el colibrí, favorecen la polinización. Los insectos se sienten atraídos por los olores y colores de las flores. Se acercan a ellas para libar el néctar de las flores, que es una sustancia dulce que ellas segregan y de la que se alimentan muchos insectos. Mientras están sobre la flor, las patas, alas y todo el cuerpo del insecto se queda impregnado de granos de polen. Después, cuando inmediatamente el insecto se traslade a otra flor, esos granos de polen irán con él y podrán llegar al pistilo de otra flor. El polen también puede CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 80 PGF03-R03 entrar en el pistilo de la misma flor de donde salió, pero muchas plantas tienen mecanismos para evitar esto, porque así consiguen una reproducción de mayor calidad. 2ª fase: La fecundación. Una vez que un grano de polen cae sobre el estigma (abertura que tiene el pistilo), le crece un largo tubito que se juntará con el óvulo y dará lugar a una célula nueva llamada cigoto. Esta célula nueva será el origen de la nueva planta. Irá dividiéndose y creciendo. Se rodea de sustancias nutritivas que le servirán de alimento mientras crezca y de un tejido más duro que le protege. Todo esto es lo que llamamos semilla. 3ª fase: la germinación: El ovario irá engrosándose y se transformará, poco a poco, en fruto. El fruto tiene sustancias nutritivas que ayudarán a la formación de la semilla y, además, le protegerán. Cuando el fruto está maduro cae al suelo, enterrándose o siendo arrastrado por el agua de lluvia. Otras veces el fruto lo comen los animales. Algunas plantas necesitan que sus semillas sean digeridas por animales y caen dispersas por el suelo con los excrementos, sin sufrir ningún daño. La dureza de la semilla le permitirá sobrevivir y esperar con paciencia a que existan unas buenas condiciones de humedad y de temperatura para germinar. Decimos que la semilla germina cuando se abre y le brotan pequeñas raíces que se agarrarán a la tierra, dando origen de esta manera a la nueva planta. 2. Reproducción de las plantas sin flores. Las plantas que nunca producen flores tienen un mecanismo distinto para reproducirse. Es el caso de los helechos y los musgos. A los helechos se le forman en algunas épocas del año unos pequeños bultitos en el envés de sus hojas que se llaman soros y contienen las esporas. Cuando el tiempo está seco, los soros se secan y se abren, lanzando las esporas al aire. Después, cuando la espora en el suelo tiene buenas condiciones de calor y humedad, germinará como una plantita pequeña con forma de corazón llamada gametofito (tiene los órganos sexuales masculino y femenino). Los musgos se reproducen también por esporas. Los órganos sexuales están en el gametofito, que es una plantita independiente. Cuando hay mucha humedad, las células masculinas nadan y fecundan a los óvulos, formando un cigoto que dará lugar al esporofito, que es la planta que contiene las esporas. Entonces comienza una fase de reproducción no sexual en la que las esporas, cuando estén maduras, estallarán y se dispersarán por el viento. Cuando germinan, dan lugar de nuevo al gametofito. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 81 PGF03-R03 EJERCITACIÓN: 1. ¿En qué consiste la polinización?, describir paso a paso el proceso. 2. ¿Explicar qué papel cumplen los insectos en la polinización? 3. ¿En qué consiste la fecundación en plantas? 4. ¿En qué fase se da la semilla? 5. ¿En qué consiste la germinación? 6. ¿En qué fase se da el fruto y que es? 7. ¿Cuáles son las condiciones para que se dé la germinación? 8. ¿A que se le denomina soros? 9. ¿Qué es un gametofito? 10. ¿Por medio de que se reproducen los helechos y los musgos? EXPERIENCIA DE LABORATORIO RECONOCIMIENTO DE UNA FLOR MATERIALES: Bisturí, flor, portaobjetos, cubreobjetos. PROCEDIMIENTO: De acuerdo con la lectura anterior, ubique las partes de una flor interna y externamente. Dibújela en el cuaderno. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 82 PGF03-R03 LAS GIMNOSPERMAS s on plantas vasculares y productoras de semillas. El nombre proviene del griego desnudo, y, semilla. Este término se aplica debido a que las semillas de estas plantas no se forman en un ovario cerrado (esto es, un pistilo con uno o más carpelos que evolucionan a un fruto, como ocurre en las angiospermas), sino que están CARACTERÍSTICAS Son plantas leñosas, lo más a menudo arbóreas, a veces arbustivas o de biotipo palmeroide. Sus flores son sencillas, poco llamativas, de polinización casi siempre anemofilia, con las flores dispuestas lo más a menudo en estróbilos. La producción de semillas distingue a las gimnospermas (junto con las angiospermas) del resto de las plantas vasculares. Las gimnospermas son heterospóreas, produciendo microsporas que se presentan como granos de polen y megasporas que contienen una oosfera o gameto femenino (en un gametofito femenino, el óvulo). Como resultado de la fecundación (al unirse los gametos masculino y femenino derivados de las esporas), se forma el embrión. Éste, acompañado por las envueltas y otros tejidos del óvulo, termina formando la semilla, que es una fase esporofítica con reposo (diapausa).A diferencia de las angiospermas, no tienen la semilla totalmente cubierta por la hoja fértil o carpelo, por eso también se la llama semilla desnuda. CLASIFICACIÓN División Pinophyta – las coníferas. División Ginkgophyta – con sólo una especie viviente, Ginkgo biloba. División Cycadophyta – las cícadas. Division Gnetophyta – con tres familias, cada una con un sólo género: Gnetum, Ephedra, Welwitschia Las coníferas llamadas así por los conos que producen, son plantas leñosas que pueden alcanzar grandes alturas. La mayoría tiene hojas aciculadas, es decir en forma de aguja. Son un grupo muy importante económicamente, utilizado en la obtención de madera y resinas. Las Cicadáceas y las Ginkgófitas son grupos que fueron abundantes hace millones de años, pero de que los que hoy quedan pocos representantes. De hecho actualmente sólo hay una especie de ginkgofita que es el Ginkgo biloba, originaria de China pero cultivada en diferentes partes del mundo, gracias a que tiene propiedades medicinales. Las cicadáceas son plantas con aspecto de palmeras que habitan en los trópicos y subtrópicos. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 83 PGF03-R03 El filum de las gnetofitas agrupa plantas desde enredaderas y árboles tropicales hasta arbustos presentes en desiertos y otras regiones secas. ENUNCIACIÓN: REINO ANIMAL REPRODUCCIÓN EN ANIMALES REPRODUCCIÓN ASEXUAL Y SEXUAL. 1. REPRODUCCIÓN ASEXUAL. Es llamada también reproducción vegetativa. Se da sólo en animales cuyas células no están muy diferenciadas, tales como esponjas, hidras, planarias, lombrices de tierra y estrellas de mar. El proceso de reproducción asexual tiene la ventaja de incrementar el número de individuos, sin necesidad de células gaméticas especializadas. Pero la desventaja de que todos los descendientes son genéticamente idénticos al organismo y por lo tanto no hay variabilidad de una generación a otra. La reproducción asexual se puede realizar por gemación (en hidras), gemulación (en esponjas) fragmentación (en planarias). 2. REPRODUCCIÓN SEXUAL La reproducción sexual implica la participación de células reproductoras o gametos, que frecuentemente son producidos en los órganos sexuales o gónadas. En muchos artrópodos los espermatozoides carecen de flagelos, por lo que son inmóviles; y por el contrario algunos gusanos tienen espermatozoides con dos flagelos. Los óvulos son siempre células inmóviles de gran tamaño, debido a la acumulación de sustancias de reservas. La producción de ovocitos disminuye a lo largo de la escala evolutiva animal; algunos ponen millones de óvulos cada año, mientras que otros no pasan de algunas docenas como máximo. FECUNDACIÓN Proceso biológico en el cual se unen ambos gametos para dar lugar a la formación de un cigoto. Cuando la fecundación se realiza fuera del organismo, se denomina fecundación externa y si se lleva a cabo en el interior de las vías genitales de la hembra se denomina CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 84 PGF03-R03 fecundación interna, cuando hay intercambio de gametos como monoicos insuficientes, la fecundación es cruzada. 3. REPRODUCCIÓN EN INVERTEBRADOS. Celentéreos. En hidras la reproducción asexual es mediante gemación, sexualmente son organismos hermafroditas con fecundación interna. Las medusas presenta estadio móvil debido a la presencia de tentáculos, son dioicos (con sexo separado), las cuales presenta gónadas simples sin conductos sexuales; la fecundación es externa y el huevo o cigoto formado en el agua se desarrolla, originando una larva llamada plánula, la cual se adhiere a las rocas y origina un estadío de pólipo, reiniciándose el ciclo reproductivo. Platelmintos. En las planarias la reproducción asexual es por fragmentación corporal y posterior regeneración. Sexualmente son hermafroditas con inseminación reciproca para lo cual poseen un órgano copulador llamado pene. Nematodos. En los nematelmintos, la reproducción es exclusivamente sexual y los sexos están separados. Presentan dimorfismo sexual, los machos suelen ser más pequeños que las hembras. Después de la fecundación, el huevo se recubre de una cáscara. Una hembra grande, puede poner 20000 huevos en un sólo día, por eso no es sorprendente que estén infectadas en áreas rurales un gran número de personas. Se contrae Ascaris lumbricoides al tragar huevos, normalmente desarrollados en el suelo, sobre la vegetación contaminada con agua residuales. Anélidos. Sexualmente los anélidos como la lombriz de tierra son hermafroditas insuficientes, con testículo y ovario a la vez, en diferentes segmentos corporales. Durante el apareamiento y cópula que ocurre durante las noches cálidas y húmedas, la inseminación es recíproca, para lo cual ambos individuos hermafroditas, dilatan su clitelio y se envuelven en un capullo; posteriormente ambos individuos se separan y salen de su capullo dejando en su interior los óvulos fecundados que se desarrollarán en el interior hasta formar individuos jóvenes; este capullo toma el nombre de ooteca o cocones. Artrópodos. Carecen de reproducción asexual. Poseen dimorfismo sexual. En los insectos el macho posee 2 testículos, un órgano copulador llamado edeago y en algunos casos, estructuras para la sujeción de la hembra. En la hembra existen 2 ovarios, oviducto, vagina y una espermateca para el almacenamiento de espermatozoides. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 85 PGF03-R03 Luego de la cópula los espermatozoides fecundan los ovocitos y se forman huevos. El desarrollo posterior implica varias etapas (metamorfosis) hasta el adulto, en algunos insectos. Moluscos. Carecen de reproducción asexual. Los cefalópodos (pulpos y calamares) y pelecípodos (conchas de abanico). Es característica de los cefalópodos la formación de un espermatóforo que es colocado por el macho en la vagina de la hembra para su fecundación interna. En pelecípodos, la fecundación es externa. 4. REPRODUCCIÓN EN VERTEBRADOS. Peces. La gran mayoría de peces son dioicos con fecundación externa y desarrollo externo de los huevos y del embrión (ovíparos). La mayoría de los peces desovan en determinadas momentos y estaciones. Anfibios. Los machos presentan dos testículos y las hembras presentan dos ovarios y dos oviductos largos y contorneados que desembocan en la cloaca. Las paredes internas de los oviductos producen la envoltura gelatinosa de los óvulos. Son ovíparos; Debido a que los sapos y las ranas son ectotérmicos, se reproducen sólo durante las épocas más cálidas del año. Reptiles. Los cocodrilos poseen pene constituido por una masa muscular, un canalículo central (carecen de uretra). Este órgano copulador permite el paso de espermatozoides. Las hembras poseen dos ovarios. A nivel de los oviductos donde se lleva a cabo la fecundación existen engrosamientos glandulares encargados de la formación de las envolturas accesorias del huevo (albúmina ó clara, envoltura membranosa y cáscara calcárea). En la mayoría, los huevos fecundados y con cáscara son llevados al exterior para su incubación (ovíparos). Algunas serpientes incuban sus huevos en el interior del oviducto, donde eclosionan, liberando las crías (ovovivíparos). Los cocodrilos son ovíparos. Generalmente ponen de 20 a 25 huevos, custodiados por la hembra, que, cuando oye las voces de los jóvenes en el momento de la eclosión, responde abriendo el nido para permitirles escapar. Se conoce que en tortugas y cocodrilos la temperatura ambiental influye en la determinación del sexo. Aves. Los sexos son separados. Presentan dos testículos, con los conductos deferentes que desembocan en la cloaca. Las hembras sólo presentan un ovario y oviducto izquierdo. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 86 PGF03-R03 Mamíferos. Son dioicos (sexos separados), órganos reproductores como pene, testículos (generalmente dentro de un escroto), ovarios, oviductos y vagina. Fecundación interna. Los huevos se desarrolla en un útero con unión placentaria Presentan: Metaterios.- Las crías nacen vivas (pero en estado fetal) y se dirigen a una bolsa (marsupio) que encierra a los pezones de donde se nutre. Es un proceso de adaptación frente a la inexistencia de placenta. Ejemplo: El canguro, zarigüeya. Euterios.- La fecundación se realiza en los oviductos (trompas). El embrión madura en el útero. La placenta es un órgano que permite el intercambio de materiales feto-madre, pero no hay mezcla de sangre. EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ¿En qué consiste la reproducción asexual? ¿Cuál es la principal ventaja y desventaja en el proceso de reproducción asexual? ¿En qué consiste la reproducción sexual? ¿En qué consiste la fecundación en animales? ¿En qué consiste el dimorfismo sexual? ¿Cómo es la reproducción en la lombriz de tierra? ¿Cómo se da la reproducción en peces, anfibios y reptiles? ¿En qué consiste el metaterio, de dos ejemplos de ellos? CARACTERÍSTICAS DEL REINO ANIMAL. E s el reino más grande de todos los reinos vivientes, hasta el momento se han descrito cerca de un millón y medio de especies, pero se calcula que aún hay muchas más por descubrir. Todos los animales son multicelulares y sus células son eucariotas. Los animales carecen de pared celular y de plastídios. De acuerdo con su fuente de alimento, pueden ser Herbívoros, carnívoros, omnívoros, detritívoros y parásitos. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 87 PGF03-R03 NUTRICIÓN EN INVERTEBRADOS Los invertebrados realizan su nutrición en forma intracelular (dentro de la célula). Casi todo los demás animales poseen órganos especializados para procesar el alimento. Algunos animales presentan una sola abertura que es utilizada como boca y ano NUTRICIÓN EN VERTEBRADOS En todos los vertebrados y los invertebrados más complejos, el aparato digestivo es un tubo completo con una abertura en cada extremo. La digestión es sobretodo extracelular. Los alimentos son mezclados y avanzan hacia el intestino gracias a su motilidad. La actividad propulsiva característica de la mayor parte de las regiones del tubo digestivo es el peristaltismo, es decir, el movimiento ocasionado por una serie de ondas de contracción muscular que empuja el alimento en un sentido. RESPIRACIÓN EN INVERTEBRADOS Como sistemas de respiración, los invertebrados disponen de la respiración a través de la piel o respiración cutánea, de la respiración traqueal, de la respiración branquial y de la respiración pulmonar (esta última es muy discutible en los invertebrados). La mayor parte de invertebrados respiran mediante tráqueas o a través de branquias. Algunos invertebrados, sin embargo, captan el oxígeno del aire por respiración pulmonar pero es algo más raro y se da en algunos moluscos y ciertos arácnidos. Sin embargo, los animales más primitivos, como las esponjas, rotíferos, platelmintos y nematodos no tienen ningún sistema respiratorio, ni cutáneo, ni traqueal, ni branquial, ni pulmonar, y toman el oxígeno directamente del medio ambiente por difusión. RESPIRACIÓN EN VERTEBRADOS EN PECES: Deben respirar dentro / fuera del agua, cogiendo el oxígeno que está disuelto dentro de este líquido mediante sus branquias / sus pulmones. EN ANFIBIOS: Aunque pasan mucho tiempo en el agua, se ven obligados a salir fuera de ella para respirar. Pueden respirar por branquias / pulmones o pueden hacerlo por la piel / cola , por lo que necesitan tenerla siempre húmeda. Por eso es tan importante para ellos vivir cerca / lejos del agua. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 88 PGF03-R03 EN REPTILES: Respiran por tráqueas / pulmones y la mayoría no necesita estar dentro del agua. Algunos se han adaptado a vivir en el, pero necesitar salir para comer / respirar. EN AVES: Las aves también respiran por la piel / pulmones. No les hace falta vivir dentro del agua pero muchas aves viven en ambientes acuáticos porque toman su alimento de fuera / dentro del agua. EN MAMÍFEROS: Los mamíferos respiran por la piel / pulmones. Esto hace que no tengan necesidad de estar dentro del agua para respirar. Al contrario, si viven en el agua, necesitar coger el oxígeno desde fuera de ella. Muchos mamíferos se han adaptado tanto a vivir dentro del agua que a primera vista parecen peces. Ellos no necesitan / necesitan salir a la superficie para respirar. Entre estos tenemos las ballenas o los delfines. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 89 PGF03-R03 CLASIFICACIÓN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 90 PGF03-R03 PORIFERA: R eciben este nombre porque tienen varios poros en su superficie a través de los cuales filtran el alimento. Aunque las larvas son flageladas, las esponjas adultas son sésiles. La mayoría viven ancladas al fondo del mar, si bien algunas pocas especies son de agua dulce. LOS CNIDARIOS os C nidarios (Cnidaria, ortiga) son un filo que agrupa alrededor de 10.000 especies de animales relativamente simples, que viven exclusivamente en ambientes acuáticos, mayoritariamente marinos. El nombre de este filo es debido a una característica diagnóstica que presentan estos animales, la presencia de unas células llamadas cnidocitos, presentes en los tentáculos de todos los miembros del filo y es inyectada a las presas cuando rozan el cnidocilio del cnidocito. Tienen simetría radial y su plan corporal es en forma de saco. Son los animales más simples que presentan células nerviosas y órganos de los sentidos (estatocistos, ocelos). L Los cnidarios son animales diblásticos con simetría radial primaria. Sus células se organizan en dos capas que actúan como unidades funcionales (tejidos), aunque muchas células todavía guardan cierta independencia y cierta totipotencia. Su organización corporal es en forma de saco; el aparato digestivo tienen un solo orificio que actúa como boca y ano al mismo tiempo, y una cavidad gastrovascular en forma de saco donde se realiza la digestión y que se utiliza también como sistema de distribución de los nutrientes y del oxígeno, y como sistema excretor. Tienen uno o varios tentáculos alrededor de la boca. El sistema nervioso forma de una red o plexo; en muchos grupos hay protoneuronas no polarizadas, aunque también puede haber neuronas polarizadas, células sensoriales e incluso agrupación de las mismas en órganos sensoriales.Tienden al polimorfismo, en especial en formas coloniales. No hay aparato excretor, aparato respiratorio, ni aparato circulatorio. Estas funciones se realizan a través de la cavidad gastrovascular o de la ectodermis. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 91 PGF03-R03 Son esencialmente marinos (99%). El resto son de agua dulce, como la hidra, o ciertas medusas de grandes lagos africanos como la medusa Craspedacusta. Son siempre acuáticos. Pueden vivir de forma individual o en colonias, fijados al sustrato o libres, incluso los hay nadadores. En ocasiones, parte de las fases son planctónicas (móviles, pero arrastrados por las corrientes). Se conocen aproximadamente 10.000 especies, de tamaño variable, de 1-2 mm hasta 1 m de diámetro en algunas medusas, o hasta 3 m de diámetro en algunos pólipos. El color también es variable aunque muchas formas del plancton son transparentes. Otras son coloreadas, y presentan prácticamente todos los colores. LOS PLATELMINTOS E l nombre del filum deriva de las palabras griegas platy: plano y helmins: gusano y se les denomina así por la forma de su cuerpo. En los platelmintos ya se observa la organización de tejidos en órganos y hay sistemas simples para la digestión y excreción. Existen formas de vida libre que habitan en aguas dulces o saladas, y pueden ser carnívoras o detritívoras. También existen formas parasitas que causan enfermedades en vertebrados. Uno muy conocido es la tenia, un parasito que puede encontrarse en el intestino de muchos vertebrados, llegando a medir hasta cinco metros de longitud. Este parasito puede entrar en nuestro organismo a través de los huevos que pueden encantarse en la carne de cerdo o de res mal cocinada, o en aguas contaminadas con heces fecales de perros, gatos, vacas y otros horpoderos del parasito. Otro integrante de los platelmintos es la planaria, que es un invertebrado que habita aguas un poco contaminadas, sirviendo como un indicador de estos tipos de aguas. Re reproduce por bipartición o fisión binaria (asexual). CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 92 PGF03-R03 LOS NEMATODOS S u nombre deriva de la palabra griega nema que quiere decir hebra, pues son animales microscópicos que se asemejan a finas hebras de hilo. Aunque la mayoría con de vida libre, hay muchas especies parasitas de plantas y animales. Las llamadas lombrices intestinales, los oxiuros y las triquinas son causantes de enfermedades en los seres humanos, y generalmente se contraen por el consumo de aguas contaminadas o carne de cerdo mal cocinada. LOS MOLUSCOS L os Moluscos forman uno de los grandes filos (Mollusca) del reino animal. Son invertebrados protóstomos celomados y segmentados de cuerpo blando, desnudo o protegido por una concha. Los moluscos son los invertebrados más numerosos después de los artrópodos, e incluye formas tan conocidas como las almejas, pepitotas, ostras, calamares, pulpos, babosas y un gran diversidad de caracoles. Son animales de cuerpo suave, con tres características únicas en el reino animal por las cuales se identifican: Un pie muscular, Una concha calcárea secretada por un integumento subyacente llamado manto, en ocasiones ausente, Un órgano de alimentación llamado rádula (formada por hileras de dientes quitinosos curvos). La reproducción de los moluscos es exclusivamente sexual. Pueden ser unisexuados o hermafroditas, y en este caso, simultáneos o consecutivos, con capacidad de autofecundación o sin ella. La fertilización puede ser externa o interna, con frecuencia mediante espermatóforos (sacos llenos de espermatozoides). CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 93 PGF03-R03 LOS ANÉLIDOS L os Anélidos (Annelida, "anillados") son un gran filo de animales invertebrados protóstomos de aspecto vermiforme y cuerpo segmentado en anillos. Los anélidos están compuestos por numerosos metámeros o anillos (latín anulus o annulus: anillo) similares entre sí. La anatomía interna de los anélidos refleja también esta externa, con repetición de diversos órganos en cada metámero. Se han descrito unas 16.500 especies que incluyen los gusanos marinos poliquetos, las lombrices de tierra y las sanguijuelas. Se encuentran en la mayoría de los ambientes húmedos, e incluyen especies terrestres, de agua dulce y especialmente marinas. Su longitud va desde menos de un milímetro hasta más de 3 metros. Los anélidos son animales triblásticos provistos de una cavidad del cuerpo llamada celoma. Dicha cavidad está llena de fluido en el cual están suspendidos el intestino y otros órganos. El celoma está dividido en segmentos, por medio de tabiques transversales, esto presenta una novedad, ya que al estar el celoma dividido en los distintos metámeros le permite mediante la presión hidrostática que genera esta cavidad realizar al cuerpo movimientos peristálticos, y así la locomoción del animal. En las especies más típicas, cada tabique separa un segmento del cuerpo, que incluye una porción de los sistemas nervioso y circulatorio, permitiendo que funcionen de modo relativamente independiente. A cada uno de estos segmentos independientes se le llama metámero. Cada metámero está marcado externamente por uno o más anillos ("anulli"). Los primeros metámeros forman la cabeza (hay pues, cefalización); el resto forman el tronco. La cabeza posee ganglios cerebroides y órganos sensoriales (visuales, olfatorios, táctiles). El cuerpo de los anélidos está recubierto por una epidermis que segrega una delgada cutícula protectora; bajo la epidermis hay una capa de musculatura circular y bajo ésta una de fibras musculares longitudinales El aparato excretor está formado por metanefridios, un par en cada metámero, que eliminan los desechos del segmento. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 94 PGF03-R03 El crecimiento en muchos grupos ocurre por la duplicación de las unidades segmentarias individuales. En otros el número de segmentos está fijado desde el desarrollo temprano. Dependiendo de la especie, los anélidos pueden reproducirse sexual o asexualmente. La reproducción asexual por fisión es un método usado por algunos anélidos y permite que se reproduzcan rápidamente. La parte posterior del cuerpo se desprende y forma un nuevo individuo. La reproducción sexual permite que una especie se adapte mejor a su ambiente. Algunas especies de anélidos son hermafroditas, mientras que otras tienen sexos separados. Los anélidos hermafroditas, como la lombriz de tierra, se aparean durante todo el año en condiciones ambientales favorables. La lombriz de tierra se aparea por copulación. Una pareja de lombrices se atrae por las secreciones de cada una: para copular ponen sus cuerpos juntos con sus cabezas en direcciones opuestas. LOS ARTRÓPODOS L os Artrópodos (latín Arthropoda, procedente del griego , arthron, "articulación"; y , pous, "pie") constituyen el filo más numeroso y diverso del reino animal (Animalia). Incluye, entre otros, a los insectos, arácnidos, crustáceos, y los miriápodos. A pesar de su variedad y su disparidad, los artrópodos poseen en común características morfológicas y fisiológicas fundamentales:Dos de sus rasgos más llamativos están relacionados entre sí, y es que se sostienen por un esqueleto externo o exoesqueleto, y sus extremidades, en consecuencia, son apéndices articulados. Este último rasgo es el que justifica el nombre del grupo. La otra característica notable es su segmentación o metamería, por la cual su cuerpo aparece construido por módulos repetidos a lo largo. Por este carácter se les relacionó con los anélidos, aunque ahora se admite en general que es un caso de convergencia evolutiva (para más información ver Articulata y Ecdysozoa). La segmentación va acompañada de regionalización (o tagmatización), con división del cuerpo a lo largo en dos o tres regiones en la mayoría de los casos. Los ojos simples son cavidades esferoidales con una sencilla retina y cubiertos frontalmente por una córnea transparente, Su rendimiento óptico es muy limitado, con la excepción de los grandes ojos de algunas familias de arañas. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 95 PGF03-R03 Los ojos compuestos están constituidos por múltiples elementos equivalentes llamados ommatidios que se disponen radialmente, de manera que cada uno apunta en una dirección diferente y entre todos cubren un ángulo de visión más o menos amplio. Cada ommatidio contiene varias células sensibles, retinianas, detrás de elementos ópticos transparentes que hacen la función que córnea y cristalino cumplen en los ojos de los vertebrados. También hay células que envuelven el ommatidio sellándolo frente a la luz. No todos los grupos presentan ojos compuestos, que están ausentes, por ejemplo, en los arácnidos. La visión de muchos artrópodos presenta ventajas que suelen faltar en vertebrados, como la habilidad para ver en un espectro extendido que incluye el ultravioleta próximo, o para distinguir la dirección de polarización de la luz. La visión del color está casi siempre presente y puede ser muy rica. Siempre se reproducen sexualmente. Las hembras, tras ser fecundadas por los machos, ponen huevos. El desarrollo, a partir del huevo, puede ser directo o indirecto. En el desarrollo directo nace un individuo similar al adulto, aunque, como es lógico, de menor tamaño. En el desarrollo indirecto nace una larva que implica una serie de cambios profundos denominados metamorfosis. LOS EQUINODERMOS on animales generalmente de simetría radial pentámera, que aparece únicamente en el adulto, ya que las larvas tienen simetría bilateral; no obstante, algunos grupos como las holoturias o los erizos de mar irregulares presentan esa bilateralidad. Son fácilmente reconocibles por su esqueleto externo de piezas calcáreas que se distribuyen formando piezas articuladas (estrella de mar), placas trabadas que dan lugar a un caparazón rígido (erizo de mar) o en forma de placas englobadas en el tegumento y con espículas sueltas (holoturias). Otro detalle característico de los equinodermos es que el celoma forma dos tipos de cavidades: la general del cuerpo y la cavidad del sistema ambulacral, que se pone en S CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 96 PGF03-R03 comunicación con el exterior a través de la placa madrepórica. Su cabeza no se puede diferenciar del resto de su cuerpo, su ano está en la parte superior y la boca en el inferior. Su reproducción es sexual, aunque algunas especies, como el caso de la estrella de mar, tienen una gran capacidad de regeneración que les permite reproducirse asexualmente a partir de uno de sus brazos, siempre que este contenga parte del disco central. Existen aproximadamente unas 6000 especies reconocidas, todas ellas marinas, ya que son incapaces de sobrevivir en agua dulce o en tierra, porque la concentración salina de su medio interno, es igual a la del medio externo. LOS CORDADOS L os cordados (nombre científico, Chordata) son un tipo zoológico caracterizado por la presencia de una cuerda dorsal o notocordio, ya sea durante todo el desarrollo o en alguna de las fases. Los cordados, evolutivamente hablando, resultan de gran importancia. Son el grupo con mayor diversidad de nichos ecológicos conquistados, y han demostrado a lo largo de su historia notables adaptaciones, sobre todo al medio terrestre y su ambiente, aunque también al acuático o anfibio en los cuales muchos de ellos constituyen los últimos eslabones tróficos de sus ecosistemas. En los cordados destaca la capacidad de autorregulación y organización interna, la elevación y mantenimiento constante de la temperatura del cuerpo, aunque ésta es una cualidad que no se da en todos ellos, sólo en aves y mamíferos. Estos y otros factores han añadido complejidad a este grupo de animales, permitiendo un mayor control CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 97 PGF03-R03 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CORDADOS Simetría bilateral, cuerpo segmentado, tres capas germinales, celoma bien desarrollado. Presentan un cordón nervioso en posición dorsal. A partir de este cordón, en animales más complejos, se desarrolla el cerebro y la espina neural. Presentan una estructura de sostén, en posición dorsal, llamada notocorda. Se extiende a lo largo de todo el cuerpo, en algunos animales persiste durante toda la vida, en otros es reemplazada por la columna vertebral. Poseen hendiduras branquiales en la faringe. En vertebrados terrestres estas hendiduras se pierden en el animal adulto. Poseen un sistema digestivo completo (boca y ano). Se reproducen sexualmente, la mayoría tiene sexos separados. La fecundación es tanto externa (la hembra pone huevos, por lo que reciben el nombre de ovíparos) como interna (animales vivíparos). Corazón ventral. Endoesqueleto cartilaginoso u óseo. Musculatura segmentada. Cola posnatal. Faringe tremada (con dos funciones: digestiva y respiratoria). Los peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos son vertebrados. En la mayoría el endoesqueleto es óseo, con excepción de los peces cartilaginosos (tiburones y rayas), en donde el esqueleto es de cartílago. En los vertebrados se encuentran los sistemas más complejos para la nutrición, excreción, reproducción, circulación, respiración y control del organismo. EJERCITACIÓN: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Explica con tus propias palabras que es el peristaltismo. Describe el tipo de nutrición de un herbívoro, carnívoro, omnívoro, detritívoro y parásito. Explica con tus propias palabras como es la respiración en invertebrados y vertebrados. Explica porque la lombriz de tierra es tan importante para la agricultura. Explica como es el exoesqueleto de los artrópodos. Explica con tus propias palabras en que cosiste la metamorfosis. Busca diez palabras en la siguiente sopa de letras y luego, completa con ellas las oraciones que aparecen a continuación. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 98 PGF03-R03 M O M O C R A N F O I L M A O G L I I S C O E B A I T P Q R S F C I C D S A O N M U L I C L W I O N E A T O S P T S L S E A O B G C O A T O E G B G S N O N N I T U E A I R U P E L S I V V S C T Q R J T C A D E A C U O D E F A G A I S O G N O H T M R I E R P Q A I B C R O I Q M P O F L g) la forma y el aspecto externo de los seres vivos es un carácter _________________________. h) Los caracteres ______________ son aquellos que tienen en cuanta las funciones que realizan los organismos para vivir. i) Los caracteres ____________ se refieren a la estructura de las células que componen a un organismo. j) La _________________ es la categoría taxonómica más pequeña e incluye organismos muy parecidos entre sí. k) El __________________es la categoría taxonómica más grande. l) Los reinos de la naturaleza son: ______________, __________, __________, _________, ____________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 99 PGF03-R03 GLOSARIO. Fotosíntesis: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Raíz: ______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Tallo: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Hojas: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Cutícula: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Botánica: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Rizoma: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Cloroplasto: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Clorofila: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Sabia bruta: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Sabía elaborada: ____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Espermatofitas: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Pigmento: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 100 PGF03-R03 Polinización: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Germinación: _______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Soros: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fecundación externa: ________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fecundación interna: _________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Dimorfismo: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Exoesqueleto: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Endoesquieleto: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Esqueleto hidrostático: ________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Peristaltismo: _______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Omnívoro: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Fermentación: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 101 PGF03-R03 SIMULACIÓN: PREGUNTA TIPO I, QUE CONSTA DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA. 1. En la gráfica adjunta se observa una flor con sus partes. De dichas partes, conforman el androceo y el gineceo respectivamente. A) A y D B) B y C C) B y D D) A y B 2. En la siguiente gráfica aparece una serie de animales mostrando sus órganos respiratorios; de éstos el que tiene respiración traqueal es: A) 1 B) 4 y 3 C) 3 D) 2 y 1 3. En la gráfica aparece una flor con sus partes. De su conformación, puedo asegurar que: A) El androceo tiene una parte que se llama estigma. B) El gineceo tiene una parte que se llama filamento. C) El conjunto de sépalos forma la corola. D) El perianto de una flor los conforman el cáliz y la corola. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 102 PGF03-R03 4. La figura siguiente está señalando la forma como sucede: A) La autopolinización B) La polinización anemófila C) La polinización entomófila D) La polinización cruzada. 5. El fenómeno que se está realizando en la hoja de la gráfica es: A) Fotosíntesis B) Transpiración C) Oxidación D) Respiración. 6. Durante la fotosíntesis, una célula utiliza la energía lumínica capturada por la clorofila para producir la síntesis de carbohidratos. Al analizar este proceso en la siguie nte ecuación es posible sugerir que: A) El oxígeno que se produce proviene del CO2 B) El H2O es absorbido por la raíz de la planta. C) El CO2 se rompe durante el proceso y libera el oxígeno (O2) D) La molécula de agua se rompe durante el proceso y libera el oxígeno en forma de gas. Las preguntas 7 y 8 se responden de CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 103 PGF03-R03 acuerdo con el siguiente dibujo. 7. La planta representada tiene reproducción: A) Asexual B) Por bipartición y gemación C) Partenogénesis D) Sexual 8. En el esquema del fruto se presenta: A) La estructura masculina madura de la flor. B) El embrión C) El óvulo fecundado D) El ovario maduro de la flor. DEMOSTRACIÓN 1. En un bosque, una especie vegetal es polinizada únicamente por una abeja, de tal forma que este insecto es el único medio que tiene el polen de las flores masculinas para llegar a los ovarios de las flores femeninas. Si se siembran individuos de estas plantas en un sitio donde la abeja no existe se esperaría que la reproducción de estos individuos se vieran afectados en que A. nunca puedan producir flores B. produzcan flores femeninas pero no masculinas C. produzcan flores pero no produzcan semillas fértiles D. produzcan flores y frutos con semilla 2. En un estanque una planta acuática comenzó a proliferar exageradamente invadiendo y cubriendo la superficie del agua. Para determinar cómo eliminarla se hicieron cuatro experimentos con las posibles soluciones. De estos cuatro experimentos el que con mayor probabilidad NO resultará efectivo para disminuir la cantidad de la planta invasora será A. aumentar las poblaciones de herbívoros en el estanque B. introducir otra especie que pueda establecer simbiosis con la planta C. disminuir las cantidades de CO2 y nutrientes disueltos en el agua D. introducir otra especie que establezca una relación de competencia por recursos con la planta 3. Las especies de peces 1 y 2 se encuentran en un lago A que será secado para construir un relleno. Para salvarlas se propone llevarlas al lago B, en donde no hay predadores CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 104 PGF03-R03 para estos peces y además se encuentran algunos de los organismos que pueden usar como alimento. En el lago B existen otras 3 especies de peces. En la gráfica se muestra el alimento disponible en cada lago y el porcentaje de éste que cada especie de pez consume Si se lleva a cabo la introducción de las especies de peces 1 y 2 al lago B podría ocurrir que A. la especie 5 sobrevivan sólo si cambia su dieta B. la sobrevivencia de las especies 2 y 4 pueda afectarse por competencia de alimento C. las cinco especies puedan convivir sin competir en el mismo lago conservando su dieta D. la especie 1 ponga en peligro la sobrevivencia de la especie 4 4. La luz solar es la fuente originaria de energía en todos los procesos vitales; esta energía se transforma a través de la fotosíntesis gracias a la acción de los A. descomponedores B. productores C. consumidores de primer orden D. consumidores de segundo orden 5. En un ecosistema todas las poblaciones están interactuando y de ello depende su supervivencia y el mantenimiento del ecosistema. La extinción de una población de consumidores de segundo orden afectaría primero a A. los productores B. sus presas y predadores C. la biomasa del ecosistema D. los descomponedores CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 105 PGF03-R03 8. Entre las siguientes afirmaciones sobre la nutrición de las plantas aquella con la que estaría de acuerdo es a. Las plantas no pueden elaborar su alimento mientras están en la oscuridad. b. Las plantas no pueden tomar oxigeno y eliminar dióxido de carbono mientras están en la oscuridad. c. Las plantas no pueden mantener la circulación de nutrientes dentro de ellas mientras están en la oscuridad. d. Las hojas de las plantas empiezan a descomponerse, mientras están en la oscuridad. 9. En la superficie de las hojas se encuentran unas células epidérmicas llamadas células de protección, dispuestas en pares, alrededor de una pequeña abertura llamada estoma. La presión ejercida por el contenido de la célula contra la pared celular, regula el tamaño del estoma y la velocidad de entrada y salida de gases y vapor de agua. Con base en lo anterior, ¿porque cree usted que e estoma está abierto? a. Por la entrada de glucosa a la célula a través del proceso de diálisis. b. Porque disminuye la producción de carbohidratos en las células de protección. c. Porque aumenta la osmosis en el interior de la célula de protección. d. Porque aumenta el transporte activo en el interior del estoma. 10. En las plantas el tejido meristemático es un grupo de células que tienen como función crecer, dividirse y diferenciarse en todos los demás tipos de tejidos. Cuando la planta se encuentra en su desarrollo embrionario, está formado en su totalidad por tejido meristemático. En las plantas adultas el meristemo está ubicado en los extremos de las raíces, los tallos y las ramas. Según esto el tejido meristemático de los talos será el responsable de qué tipo de crecimiento en la panta a. Crecimiento en diámetro b. Crecimiento transversal. c. Crecimiento longitudinal d. Crecimiento en grosor CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 106 PGF03-R03 UNIDAD IV ECOSISTEMA PROPÓSITO: ANALIZAR LA IMPORTANCIA DE UNA HOMEÓSTASIS CON RELACIÓN A LOS FACTORES EN UN ECOSISTEMA Y RECONOCER LAS DIFERENTES INTERACCIONES BIOLÓGICAS EN UN ECOSISTEMA. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 107 PGF03-R03 LECTURA AFECTIVA. PECES INTRODUCIDOS. UN CÁNCER EN NUESTROS RÍOS. Los impactos asociados a la visita de estas especies foráneas son numerosos. Hay evidencias claras de que los peces introducidos compiten con los propios por el espacio y el alimento, depredan o se hibridan con los autóctonos, introducen parásitos y enfermedades, y alteran la normalidad de los procesos ecológicos, al incidir también negativamente en otras comunidades acuáticas, ya sean de plantas u otros animales. Respecto a la pugna por el espacio y el alimento, algunos peces exóticos son rivales de las especies autóctonas. Aunque todavía se dispone de pocos datos científicos al respecto, resulta evidente que mientras las dos especies exóticas prosperan y son abundantes en diversas áreas, los dos endemismos se encuentran en grave peligro de extinción. Algunos peces foráneos aclimatados en España, son depredadores ictiófagos que, lógicamente, se comen a los peces que encuentran en su nuevo medio, los cuales no estaban adaptados a convivir con estos voraces carnívoros. Otro de los impactos provocados por los peces invasores es la hibridación, que puede producirse entre especies genéticamente próximas cuando, por ejemplo, debido a causas no naturales (introducciones o translocaciones), éstas viven y se reproducen en las mismas áreas. En el caso de la trucha común se ha producido un fenómeno particular, ya que durante muchos años se ha repoblado con ejemplares de la misma especie, pero de procedencia exógena (centro de Europa). Esta introgresión entre las truchas autóctonas y las foráneas se ha podido demostrar por medio de marcadores genéticos, aunque su grado resulta muy variable entre las distintas regiones. Actualmente se dispone de pocos datos sobre el impacto de los peces exóticos en el resto del ecosistema fluvial, pero ya se ha descrito el papel que pueden tener estas especies invasoras en la eliminación de anfibios en lagos de alta montaña. También se han detectado cambios drásticos y rápidos en la alimentación de aves ictiófagas como las garzas, al haberse sustituido la comunidad original de peces por otra con especies introducidas. Por otra parte, la introducción de peces foráneos tampoco es aconsejable desde un punto de vista utilitario —argumento bajo el que se han amparado estas iniciativas—, ya que los posibles beneficios derivados de esta actuación (pesca, acuicultura extensiva, control de la vegetación) no compensan las presumibles pérdidas de biodiversidad que ocasiona en el ecosistema ni la desaparición que provoca de otras especies autóctonas, que constituyen recursos naturales igualmente valiosos. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 108 PGF03-R03 SIMULACIÓN: 1. Proposiciona el texto. 2. Realiza un listado de los términos más importantes. 3. Realiza un mentefacto conceptual sobre los peces introducidos a nuestros ríos. 4. Realiza un dibujo mostrando la problemática de introducir especies nuevas en un ecosistema. ENUNCIACIÓN: NIVELES DE ORGANIZACIÓN Los seres vivos se encuentran organizados en diferentes niveles biológicos. Internamente podemos encontrar una organización cada vez más compleja desde los átomos que lo conforman hasta los sistemas que realizan sus funciones vitales. En el nivel ecológico encontramos también niveles de organización con características y funciones propias determinadas por los factores bióticos y abióticos que los componen y el flujo de energía y materia que se da a través de ellos. Los niveles de organización ecológica son: Individuo, población, comunidad, ecosistema y la biosfera. INDIVIDUO: Es cualquier ser vivo de cualquier especie. Como por ejemplo un elefante, un león, una jirafa, un ser humano. Todos los individuos de la misma especie comparten una misma información genética, forma, tamaño, conducta y hábitat similares. Además los individuos de la misma especie se pueden reproducir y producir descendencia. POBLACIÓN: Es un grupo de individuos de la misma especie (plantas, animales, humanos, etc.) que habitan en un lugar determinado en un tiempo establecido; además son capaces de reproducirse libremente unos con otros. Por ejemplo una población de chigüiros, de caballos, entre otros. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 109 PGF03-R03 COMUNIDAD: Está compuesta por diferentes poblaciones que interactúan entre sí y con el medio ambiente en el que viven, es decir, establecen relaciones de alimentación, zonas de reproducción o vivienda; estas poblaciones habitan en un lugar determinado. Por ejemplo la comunidad del rió Amazonas en donde podemos encontrar animales como peces, delfines, ranas; los vegetales como pastos, plantas flotantes, etc. ECOSISTEMA: Es una unidad básica de relaciones de una comunidad con su ambiente; es decir la interacción de los factores bióticos y abióticos. Estas relaciones con complejas y continuas como por ejemplo el proceso de fotosíntesis en las plantas y el proceso de nutrición y eliminación de desechos en los animales. Existen varias clases de ecosistemas como son sabana, de la selva, desierto, páramo, bosque y otros acuáticos. BIOSFERA: Es el conjunto de todos los ecosistemas del planeta, donde se encuentran los seres vivos. SIMULACIÓN: 1. Realiza un friso en donde se evidencie un individuo, una población, una comunidad y un ecosistema. 2. Realice una lista de organismos en donde explique los niveles de organización. EJERCITACIÓN: 1. Responder: a) Por que el sol es la fuente principal de cualquier ecosistema? b) Que es un ecosistema? c) De qué manera se movilizan el agua, los minerales y demás componentes físicos del ecosistema? d) realice mentefactos con los niveles de organización. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 110 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: ELEMENTOS DEL ECOSISTEMA Observando animales y plantas en su propio hábitat podremos descubrir cómo construyen su casa, dónde encuentran su alimento, qué hacen para buscar su pareja, cómo se defienden y cómo crían a sus descendientes. Además, podemos observarlos como parte del conjunto total de organismos y descubrir las relaciones entre sí y con su medio. En el mundo, grupos de animales viven en hábitat diferentes, desde regiones inhóspitas como los desiertos, hasta selvas tropicales, ríos y charcas. En la misma forma se puede hablar de las plantas. FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LOS SERES VIVOS Cuando estudiamos un ecosistema durante varios años, observamos cómo éste va cambiando. Son numerosos los factores que permanentemente están influyendo sobre los ecosistemas. Estos factores mantienen a los ecosistemas en permanente actividad. Vemos cómo la luz. El agua y el viento. Además de los seres vivos, son factores que influyen en los cambios de los ecosistemas. Estos factores se denominan factores ecológicos y se clasifican en dos grandes grupos: factores bióticos y factores "abióticos. Los factores bióticos están constituidos por los seres vivos: animales. Plantas y microorganismos. Los factores abióticos son, como su nombre lo indica, no vivos. Algunos de ellos y entre los más importantes tenemos: la luz. La temperatura y el agua. FACTORES BIÓTICOS Hace referencia a todos los componentes del ecosistema que tienen vida, entre estos podemos encontrar las plantas, animales y microorganismos. LAS PLANTAS: Son seres esenciales para la vida y el bienestar de la humanidad. Ningún animal podría existir, sino hubiera plantas sobre el planeta. Estas, mediante la fotosíntesis, transforman la luz del Sol en energía; gracias a esto crecen y se reproducen. Además, transforman el dióxido de carbono (C02) que los animales eliminan como producto de desecho durante su respiración en oxígeno, elemento indispensable en la supervivencia de los seres animales y el hombre. Las plantas, además de proveer de CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 111 PGF03-R03 alimento a los animales proporcionan también el oxígeno para la respiración. Las plantas modifican el entorno en donde se encuentran pues, a medida que se desarrollan. Proveen de alimento y vivienda a ciertos animales, protegen los suelos de la erosión, ayudan a regular el ciclo del agua y previenen las inundaciones. LOS ANIMALES: Transforman el entorno con las actividades propias de su existencia. Por ejemplo, los topos y conejos excavan túneles que les sirven como vivienda. Los castores (roedores que habitan en Norteamérica y Canadá) construyen casas flotantes en madera. Que parecen la obra de un perfecto ingeniero; además, construyen diques para asegurar tener un nivel de agua determinado. Este hecho en ocasiones, causa el represamiento del agua de los ríos haciendo que el caudal de estos se vea disminuido en los tramos posteriores. LOS MICROORGANISMOS: La importancia de los microorganismos del suelo, tales como mohos y levaduras (hongos), bacterias, bacterias filamentosas y los protistos en un ecosistema es inmensa. A ellos se les llama descomponedores, pues se ocupan de degradar o descomponer la materia orgánica que ya no es útil. Por ejemplo, todas las hojas. Frutos, tallos y organismos animales que han muerto en un bosque, son descompuestos por los microorganismos. Durante este proceso, los microorganismos obtienen su alimento de esta materia orgánica y liberan, como producto de desecho al ambiente, materia inorgánica (materia no viva). Esta materia inorgánica está compuesta de carbono, nitrógeno y fósforo, entre otros, elementos indispensables para el desarrollo de las plantas. FACTORES ABIÓTICOS Son todos los componentes físicos y químicos que interactúan con los factores bióticos del ecosistema. Los principales son: Luz, aire, suelo, temperatura, presión atmosférica, nutrientes. LA LUZ: Es el factor más importante. Proviene del sol y consta de dos tipos de radiaciones: la radiación solar, que nos da la luz, y la radiación térmica, que nos provee de calor. La luz es un factor vital, ya que sin ella no podría existir vida en nuestro planeta. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 112 PGF03-R03 LA TEMPERATURA: Incide también en la presencia o ausencia de determinados seres vivos en los ecosistemas. Todos los organismos son sensibles a los cambios de temperatura, que limitan la distribución de los seres en el planeta. La temperatura se mide con un termómetro, que debe ser colocado en la sombra, a fin de evitar que los rayos del Sol, al caer directamente sobre el virio del termómetro, alteren los resultados, puesto que el vidrio se calienta más que la temperatura ambiente. EL AGUA: Constituye una necesidad fisiológica para todos los organismos; por esto es un factor limitante para los seres terrestres e incluso para los que habitan ecosistemas acuáticos. El agua en nuestro planeta se encuentra en forma de lagos, lagunas. Represas, mares, aguas subterráneas, ríos y lluvias. Los factores agua y temperatura tienen una estrecha relación: parte importante de la radiación solar que llega a la Tierra se disipa en la evaporación del agua. Esta corriente de agua evaporada es la que templará los climas y hará posible el desarrollo de la vida con toda su magnífica diversidad. SUELO: E s el soporte de las plantas y hábitat de muchos animales, dentro de éste se realizan transformaciones que permiten el reciclaje de materiales dentro del ecosistema y se encuentran los nutrientes (minerales) útiles para el crecimiento de las plantas como el fósforo, nitrógeno, calcio, entre otras. NUTRIENTES: Son sustancias químicas esenciales para la construcción de los tejidos vivos que se encuentran en el suelo, el agua y el aire. Constituyen un factor limitante para el crecimiento de las plantas y por lo tanto de los individuos que se alimentan de ella. PRESIÓN ATMOSFÉRICA: Es la fuerza que ejerce la atmósfera (capa gaseosa que rodea a la tierra) sobre la superficie terrestre. La presión varía dependiendo de la latitud, es decir, se hace mayor a medida que nos vamos acercando al nivel del mar y disminuye en las montañas. EL AIRE: El oxígeno es utilizado por los organismos en la respiración y en la descomposición de la materia orgánica. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 113 PGF03-R03 BIOMAS DEL PLANETA TIERRA Algunos de los Biomas más representativos del planeta tierra son: BIOMA BOSQUE PLUVIAL TROPICAL CARACTERÍSTICA Temperatura cálida todo del año, precipitación abundante y mucha humedad. La flora es abundante y crece muy rápido. Predominan animales que se alimentan de hojas y frutos como monos e insectos, con la presencia de algunos depredadores como leopardos. BOSQUE DE ZONA TEMPLADA Dominan las coníferas, árboles como los pinos. Numerosas aves migratorias, además pequeños mamíferos como ardillas y topos. DESIERTO Precipitaciones escasas y temperaturas extremas, muy altas en el día y bajas en la noche. Plantas representativas como cactus y fauna como serpientes, lagartos, aves y roedores. TUNDRA EJEMPLO Bajas temperaturas, escasa precipitación y humedad elevada. Predominan los líquenes y musgos. Se encuentran aves permanentes y viajeras, zorros, liebres y otros. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 114 PGF03-R03 PRADERA Alternancia de períodos de lluvia y de sequía cada seis meses. Vegetación dominada por hierbas con algunos árboles aislados. Predominan grandes herbívoros como gacelas, cebras y depredadores como leones, guepardos, entre otros. OCÉANOS Cuerpos de agua salada que cubren dos tercios de la superficie terrestre. Condiciones climáticas variadas, dependiendo de la latitud. Se encuentran peces, crustáceos, moluscos, mamíferos marinos ,etc. SIMULACIÓN: 1. Realiza mentefactos conceptuales con factores bióticos y abióticos. 2. Mencione algunos ejemplos de factores bióticos y abióticos. EJERCITACIÓN: 1. Con tus propias palabras explica que son los descomponedores. 2. Cuál es la diferencia entre radiación solar y radiación térmica. 3. Realiza esquemas en donde se evidencie cada uno de los Biomas más representativos del planeta. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 115 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: CADENA TRÓFICA La cadena trófica, también llamada cadena alimentaria o de nutrición, es la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su alimentación. NIVELES TRÓFICOS En una biocenosis o comunidad biológica existen: Productores primarios, autótrofos, que utilizando la energía solar (fotosíntesis) o reacciones químicas minerales (quimiosíntesis) obtienen la energía necesaria para fabricar materia orgánica a partir de nutrientes inorgánicos. Consumidores, heterótrofos, que producen sus componentes a partir de la materia orgánica procedente de otros seres vivos. Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotación del recurso: Predadores y pecoreadores. Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predación, pero es más común ver usado este término sólo para la actividad de los carnívoros, es decir, los consumidores de segundo orden o superior. Descomponedores y detritívoros. Los primeros son aquellos organismos saprotrofos, como bacterias y hongos, que aprovechan los residuos por medio de digestión externa seguida de absorción (osmotrofia). Los detritívoros son algunos protistas y pequeños animales, que devoran (fagotrofia) los residuos sólidos que encuentran en el suelo o en los sedimentos del fondo, así como animales grandes que se alimentan de cadáveres, que es a los que se puede llamar propiamente carroñeros. Parásitos y comensales. Los parásitos pueden ser depredados, como lo son los pulgones de las plantas por mariquitas, o los parásitos de los grandes herbívoros africanos, depredados por picabueyes y otras aves. Los parásitos suelen a su vez tener sus propios parásitos, de manera que cada parásito primario puede ser la base de una cadena trófica especial de parásitos de distintos órdenes. Si examinamos el nivel trófico más alto de entre los organismos explotados por una especie, atribuiremos a ésta un orden en la cadena de transferencias, según el número de términos que tengamos que contar desde el principio de la cadena: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 116 PGF03-R03 Consumidores primarios, los fitófagos o herbívoros. Devoran a los organismos autótrofos, principalmente plantas o algas, se alimentan de ellos de forma parásita, como hacen por ejemplo los pulgones, son comensales o simbiontes de plantas, como las abejas, o se especializan en devorar sus restos muertos, como los ácaros oribátidos o los milpiés. Consumidores secundarios, los zoófagos o carnívoros, que se alimentan directamente de consumidores primarios, pero también los parásitos de los herbívoros, como por ejemplo el ácaro Varroa, que parasitiza a las abejas. Consumidores terciarios, los organismos que incluyen de forma habitual consumidores secundarios en su fuente de alimento. En este capítulo están los animales dominantes en los ecosistemas, sobre los que influyen en una medida muy superior a su contribución, siempre escasa, a la biomasa total. En el caso de los grandes animales cazadores les corresponde ser llamados superpredadores (o superdepredadores). En ambientes terrestres son, por ejemplo, las aves de presa y los grandes felinos y cánidos. Éstos siempre han sido considerados como una amenaza para los seres humanos, por padecer directamente su predación o por la competencia por los recursos de caza, y han sido exterminados de manera a menudo sistemática y llevada a la extinción en muchos casos. En este capítulo entrarían también, además de los predadores, los parásitos y comensales de los carnívoros. En realidad puede haber hasta seis o siete niveles tróficos de consumidores, rara vez más, formando como hemos visto no sólo cadenas basadas en la predación o captura directa, sino en el parasitismo, el mutualismo, el comensalismo o la descomposición. PIRÁMIDES TRÓFICAS La pirámide trófica es una forma especialmente abstracta de describir la circulación de energía en la biocenosis y la composición de ésta. Se basa en la representación desigual de los distintos niveles tróficos en la comunidad biológica, porque siempre es más la energía movilizada y la biomasa producida por unidad de tiempo, cuanto más bajo es el nivel trófico. Así en algunos ecosistemas los miembros de un nivel trófico pueden ser mucho más voluminosos y/o de ciclo vital más largo que los que dependen de ellos. Es el caso que observamos por ejemplo en muchas selvas ecuatoriales donde los productores primarios son grandes árboles y los principales fitófagos son hormigas; en un caso así el número más pequeño lo presenta el nivel trófico más bajo. También se invierte la CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 117 PGF03-R03 pirámide de efectivos cuando las biomasas de los miembros consecutivos son semejantes, pero el tiempo de generación es mucho más breve en el nivel trófico inferior; un caso así puede darse en ecosistemas acuáticos donde los productores primarios son cianobacterias o nanoprotistas. También podemos encontrar la relación de la energía y los niveles tróficos: En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en biomasa, sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos. Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en una red trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía Productores primarios La principal forma de producción primaria es la fotosíntesis. La quimiosíntesis sólo tiene importancia a escala local, donde se dan las concentraciones de sustancias minerales de las que dependen. En los continentes los principales productores primarios son las plantas (reino Plantae), con un pequeño concurso de algas, especialmente las que forman parte de líquenes. En los océanos los productores primarios son sobre todo algas, que forman el fitoplancton. Algunas son macroscópicas, como los sargazos (Sargassum), pero en su mayoría son microorganismos unicelulares. EJERCITACIÓN: 1. Explica con un cuadro comparativo los niveles tróficos de la comunidad biológica o biocenosis. 2. Define los siguientes términos: osmotrofia, fagotrofia, fitófagos, zoófagos y entropía. 3. Elabora una pirámide alimenticia hasta lo más alta posible en el cuaderno. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 118 PGF03-R03 4. elabora mentefactos de acuerdo con el tema de cadenas tróficas y pirámides alimenticias. 5. Elabora un crucigrama con los temas anteriormente mencionados. 6. Dibuja un ejemplo de productor, consumidores primarios, secundarios, terciarios. Cadena trófica CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 119 PGF03-R03 ENUNCIACIÓN: INTERACCIONES BIOLÓGICAS Las especies que viven dentro de un ecosistema están en permanente interacción, esto hace que el ecosistema esté en funcionamiento. Estas interacciones ejercen influencia en el número de individuos de cada población y en el número y tipos de especies que existen en la comunidad. Las relaciones que se presentan en un ecosistema pueden ser interespecíficas si se dan entre miembros de la comunidad e intraespecíficas si se dan dentro de los miembros de una población, es decir entre individuos de una misma especie. RELACIONES INTERESPECÍFICAS Estas relaciones se pueden reunir en tres tipos diferentes: Competencia, Depredación y simbiótica. Competencia es un tipo de relación interespecíficas que tiene lugar entre varios individuos de distintas especies, pero del mismo nivel trófico o de obtención de recursos, cuando existe una demanda activa de un recurso común que puede ser limitante. También puede establecerse la interacción de competencia entre dos poblaciones cuando escasean factores de tipo abiótico. Así, dos plantas podrán competir por la cantidad de agua que hay en el suelo, o bien, dos especies de aves podrán competir por el lugar donde construir sus nidos, es decir, por el espacio de nidificación. La competencia ha sido de gran importancia en la evolución de las especies porque ha influido en la selecciónExisten dos tipos de competencia: Competencia por interferencia: es la competencia que ocurre cuando se realiza una actividad que limita indirectamente el acceso del otro competidor al recurso común. Competencia por explotación: es la competencia que ocurre cuando varias especies tienen acceso al mismo tiempo a un mismo recurso. Por ejemplo, los leones y las chitas o guepardos en África (los jaguares son endémicos de América). Entre especies no siempre se dan relaciones de competencia. El caso contrario, en donde al menos una especie se beneficia de crecer junto a otra se denomina facilitación. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 120 PGF03-R03 Depredación: Es un tipo de relación interespecífica que consiste en la caza y muerte que sufren algunos individuos de algunas especies (presa), por parte de otros que se los comen llamados depredadores o predadores. Un mismo individuo puede ser depredador de unos seres y presa de otros. En la depredación hay una especie perjudicada que es la presa y otra que es la beneficiada que es el depredador, pasando la energía en el sentido presa a depredador. Hay que resaltar que tanto los depredadores controlan el número de individuos que componen la especie presa, como las presas controlan al número de predadores, ejemplo: el león y la cebra. Simbiosis: Tipo de interacción biológica en la cual una especie no puede vivir sin la otra, es decir, se benefician mutuamente. A los organismos involucrados se les denomina simbiontes. Existen muchos tipos de relaciones interespecíficas, como por ejemplo: El parasitismo: Es una interacción biológica entre dos organismos, en la que uno de los organismos (el parásito) consigue la mayor parte del beneficio de una relación estrecha con otro, el huésped u hospedador. Los parásitos que viven dentro del organismo hospedador se llaman endoparásitos y aquellos que viven fuera, reciben el nombre de ectoparásitos. Un parásito que mata al organismo dondese hospeda es llamado parasitoide. El parasitismo es un proceso por el cual una especie amplía su capacidad de supervivencia utilizando a otras especies para que cubran sus necesidades básicas y vitales, que no tienen porque referirse necesariamente a cuestiones nutricionales, y pueden cubrir funciones como la dispersión de propágulos o ventajas para la reproducción de la especie parásita, etc. Las especies explotadas normalmente no obtienen un beneficio por los servicios prestados, y se ven generalmente perjudicadas por la relación, viendo menoscabada su viabilidad. El mutualismo: Es una interacción biológica en la que ambos organismos de una relación íntima obtienen algún grado de beneficio. El mutualismo suele ser temporal y no obligatorio. El ejemplo más conocido es el de las garcillas bueyeras (Bubulcus ibis) que comen los parásitos de grandes herbívoros (vacas, búfalos). Tanto la garcilla como el herbívoro obtienen beneficio de esta relación; uno obtiene alimento y otro desparasitación. El comensalismo: Se define como una relación interespecífica entre dos organismos vivientes, donde uno de los individuos se beneficia y el otro no se ve perjudicado ni beneficiado. El término comensalismo proviene del latín con mensa, que significa "compartiendo la mesa". Originalmente fue usado para describir el uso de comida de CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 121 PGF03-R03 desecho por parte de un segundo animal, como los carroñeros que siguen a los animales de caza, pero esperan hasta que el primero termina de comer. Otras formas de comensalismo incluyen: El inquilinismo es un tipo de relación interespecífica, parecida al comensalismo, en la que una especie da cobijo a otra. En esta relación la especie que alberga no se beneficia ni se perjudica y la otra que encuentra el albergue resulta beneficiada. La Facilitación es una relación interespecífica (entre individuos de especies diferentes) dentro de un ecosistema en donde al menos una de las especies se beneficia de crecer junto a otra. Amensalismo: (asociación que es perjudicial para una de las especies y neutral para la otra) Depredación: (interacción en la que una especie captura y se alimenta de otra. El predador normalmente es más grande que la presa) Alelopatía: (interacción química entre dos organismos de la misma especie o entre organismos de especies diferentes en la cual un organismo elimina a otro mediante la expulsión de sustancias químicas) Pueden distinguirse otros tipos de simbiosis: ectosimbiosis y endosimbiosis. En la ectosimbiosis, el simbiótico vive sobre el cuerpo – en el exterior - del organismo anfitrión, incluido el interior de la superficie del recorrido digestivo o el conducto de las glándulas exocrinas. En la endosimbiosis, el simbiótico vive en el espacio intracelular del anfitrión. Un ejemplo típico de simbiosis es la relación entre la anémona de mar y el cangrejo ermitaño: el cangrejo "ofrece" desplazamiento a la anémona y ésta le ofrece protección con sus tentáculos venenosos. EJERCITACIÓN: 1. Realiza mentefactos conceptuales sobre las relaciones intraespecificas e interespecificas. 2. Define los siguientes términos: competencia, depredación, simbiosis, mutualismo y comensalismo. 3. La competencia se divide en dos: la competencia por interferencia y la competencia por explotación. 4. Cuál es la diferencia entre endoparásitos y ectoparásitos; endosimbiosis y ectosimbiosis. 5. El comensalismo incluye el inquilinismo, facilitación, amensalismo, depredación y alelopatía. 6. Realice dibujos correspondientes a cada relación. 7. Completa el siguiente mentefacto conceptual. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 122 PGF03-R03 Interacciones biológicas CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 123 PGF03-R03 RELACIONES INTRAESPECÍFICAS Se encuentran las relaciones de competencia, gregarismo, territorialismo; estas interacciones tienen diversos fines entre los cuales se encuentra la alimentación, la reproducción, entre otros. COMPETENCIA: Miembros de una misma población aprovechan los mismos recursos para suplir sus necesidades de alimento y reproducción, zonas de refugio. GREGARISMO: Hace referencia a los animales que viven en grupo. Esto puede beneficiarlos en muchas de las actividades cotidianas como por ejemplo la búsqueda del alimento, de refugio, entre otras. TERRITORIALISMO: Hace referencia a animales que viven en una zona específica o territorio. SUCESIÓN ECOLÓGICA Se llama sucesión ecológica (también conocida como sucesión natural) a la evolución que de manera natural se produce en un ecosistema por su propia dinámica interna. El término alude a que su aspecto esencial es la sustitución en un ecosistema de unas especies por otras. La sucesión ecológica se pone en marcha cuando una causa natural o antropogénica (ligada a la intervención humana), despeja un espacio de las comunidades biológicas presentes en él o las altera gravemente. Las causas naturales que pueden causar esta situación son muy variadas, e incluyen corrimientos de tierra, aludes, erupciones volcánicas explosivas, etc. Las etapas de las sucesiones se pueden categorizar en: Etapas iníciales o de constitución. Dominadas por especies de las que en el lenguaje ecológico y evolutivo se llaman pioneras, oportunistas, desde el punto de vista de sus requerimientos de recursos, y con una estrategia reproductiva basada en la producción de muchos descendientes limitadamente viable (estrategia de la r). Etapas intermedias, o de maduración. Etapas finales, que concluyen cuando se alcanza el clímax. Caracterizada por especies especialistas, en cuanto al uso de recursos, y con baja tasa de reproducción (estrategia de la K). TIPOS DE SUCESIONES: SUCESIÓN PRIMARIA: Se llama sucesión ecológica primaria a la que arranca en un terreno desnudo. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 124 PGF03-R03 SUCESIÓN SECUNDARIA: Es la que se produce después de una perturbación importante. Los incendios espontáneos, por ejemplo, reinician la sucesión, pero a partir de condiciones especiales, en las que suelen ocupar un lugar especies muy adaptadas a este tipo de perturbaciones. Sucesión secundaria en zona templada CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 125 PGF03-R03 Sucesión secundaria en trópicos húmedos CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 126 PGF03-R03 SIMULACIÓN: 1. elabore mentefactos conceptuales sobre el tema de sucesiones 2. Realice un dibujo de cada sucesión. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 127 PGF03-R03 GLOSARIO Con el trabajo realizado en esta unidad construir un glosario que enriquezca cada vez más nuestro vocabulario, se sugieren las siguientes palabras. Biosfera ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Productor: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Consumidor_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Amensalismo: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Población: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Biótico: ejemplos. ____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Abiótico: ejemplos. ___________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Radiación solar: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Radiación térmica: ___________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Competencia: _______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Inquilinismo: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Alelopatía: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Gregarismo: ________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 128 PGF03-R03 __________________________________________________________________________ Comensalismo: _____________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Parasitismo: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Simbiosis: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Ecosistema ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Comunidad: ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Individuo: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Suelo: _____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Biótico: ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Abiótico: ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Factores: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 129 PGF03-R03 DEMOSTRACIÓN PREGUNTA TIPO I, QUE CONSTA DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA. 1. En un ecosistema habitaban en perfecto equilibrio ratas, serpientes y grandes extensiones de cultivo de maíz, pero en cierta época llegó el hombre a colonizar la región y como primera medida empezó a exterminar a gran cantidad de serpientes hasta casi llegar a su completa extinción. En años venideros dicho ecosistema cambió dramáticamente. Cuál de las siguientes gráficas muestra el nuevo estado de dicho ecosistema. 2. Existe un tipo de ecosistema llamado estuario, allí el agua dulce del río desemboca en la costas del mar. Muchos estuarios experimentan notables variaciones de temperatura, salinidad y otras propiedades físicas del ecosistema durante el transcurso del año. Es posible deducir que los organismos que allí viven: A) No soporten el cambio brusco en las concentraciones de sal del agua. B) Poseen un rango de tolerancia reducido y la temperatura actúe como factor limitante. C) Presenten susceptibilidad marcada frente a las variaciones en la salinidad. D) Tenga rangos de tolerancia altos a los cambios en las propiedades del ambiente. 3. Se plantea que un factor limitante es aquel que influye en menor o mayor grade sobre el tamaño y la densidad de las poblaciones en un ecosistema. Podríamos suponer que un factor que actuaría como limitante en el ecosistema de estuario podría ser: A) Luz CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 130 PGF03-R03 B) La Humedad C) Cortar por completo con la mezcla del agua dulce y agua salada. D) El flujo de nutrimentos drenados por los aguas de los ríos y arroyos. 4. La siguiente gráfica nos ilustra una pirámide de energía para un ecosistema de pradera. A partir de él podemos afirmar que: A) Un consumidor terciario posee mayor energía que un consumidor primario. B) Los productores dependen de los consumidores primarios. C) Hay mayor energía almacenada en es el consumidor primario que en los productores es: D) El nivel trófico con mayor energía almacenada es el de los productores. 5. Algunas especies de hormigas obtienen su alimento, cultivando un hongo particular a modo de un jardín, en sus hábitats subterráneos. El hongo se nutre de las hojas que las hormigas colectan y las convierten en papilla nutritiva. A este tipo de relación la podemos llamar: A) Comensalismo B) Parasitismo C) Mutualismo D) Carroñería 6. Si observamos la gráfica anterior podemos determinar que se trata de: A) La forma como la energía del sol es transformada y por último degradada en los ecosistemas. B) La forma como los productores primarios son consumidos y degradados en un ecosistema. C) La secuencia de los diversos organismos a través de los cuales pasan las materias alimenticias. D) Una cadena alimenticia junto con la ruta que sigue la energía a través del ecosistema. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 131 PGF03-R03 7. La gráfica muestra que en los países donde hay estaciones: A) Todos los vegetales no soportan las diferentes estaciones climáticas. B) El verano es útil para muchas plantas, mientras el invierno resulta fatal para su crecimiento y desarrollo. C) Los vegetales se adaptan a la estación desfavorable. D) Las plantas soportan el verano y en el invierno tienden a desaparecer. 8. En los ecosistemas siempre los seres vivos se relacionan de múltiples maneras y las actividades de unos influyen sobre los otros. El caso de dos especies en la cual una de ellas cumple un papel de predador p y la otra el papel de depredador m está a continuación mejor representada en el gráfico. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL – Biología 6 132 PGF03-R03 BIBLIOGRAFÍA BIBLOGRAF. (Editor). 1980: ―Diccionario monográfico del Reino Animal‖. Biblograf S.A. Barcelona - España. 888p. ISBN 84-7153-385-5 CAMACHO, H. H. 1966: ―Invertebrados fósiles‖. Editorial Universitaria de Buenos Aires. Buenos Aires - Argentina. 709p. GONZÁLEZ V, L. 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