ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR. Documento para alumnos de primero medio, Biología

CÉLULAS

1 Célula, estructura y función

Bases celulares de la vida Homeostasis

• •

El Sr. Zong había prometido que sería intere-‐ sante. Puse un cubreobjetos so-‐ bre la gota de agua de charco y desli-‐ cé la preparación bajo el microscopio. Me quedé sorprendido. Organismos de to-‐ do tipo de forma y descripción nadaban, se deslizaban y retorcían y, tal como me lo ha-‐ bía enseñado mi profesor, estas creaturas tenían una sola célula. Nunca e olvida-‐ do el espectáculo de tanta vida empacada en tan pequeños cuerpos o la maravilla de lo que pasa den-‐ tro de una célula viva.

“

”

UNIDAD 1 LECCIONES 1, 2, 3, 4

1

Grandes ideas

Célula, Estructura

y Función

Base celular de la vida, Homeostasis

P: ¿Cómo están adaptadas las estructuras celulares a sus funciones?

Unidad 1 •

2

GRANDES IDEAS

1

EN ESTE DOCUMENTO: • 1.1 La vida es celular

• 1.2 Estructura celular

MUERTA POR . . . ¿AGUA? Michelle era muy sana; a los 25 años corrió en su 1ª maratón. El calor y la humedad habían hecho sudar a todos los atletas participantes por lo que Michelle se aseguró de beber en cada oportunidad que tuvo. Gradualmente, ella empezó a sentirse débil y confundida. Al final de la larga maratón, Michelle llegó tambaleándose a pedir atención médica. Quejándose de dolor de cabeza y con náuseas ella se derrumbó en el suelo. Los voluntarios rápidamente le dieron agua a Michelle pensando que su problema era deshidratación. Rápidamente su condición empeoró y Michelle tuvo que ser trasladada al hospital, donde fue presa de un ataque, entrando en coma. ¿Por qué el tratamiento con agua aplicado a Michelle empeoró su salud? A medida que estudies esta unidad, busca pistas que permitan ayudarte a predecir cómo el agua llevó a enfermarse a Michelle. Luego, resuelve el misterio.

Nunca dejes de explorar tu mundo. Observa este video y sorpréndete del maravilloso mundo microscópico que puede albergar una pequeña gota de agua https://www.youtube.com/watch?v=i-‐7YQXusDR0. Diatomeas de agua dulce—algas unicelulares con duras

paredes de sílice—poseen muchas formas y tamaños (ML 880 ).

• • SFC, 2015

Célula: estructura y función 3

RESUELVE EL MISTERIO

La vida es celular

Preguntas clave ¿Qué es la teoría celular? ¿Cómo funciona el microscopio?

¿Cuáles son las diferencias entre las células eucariotas y las procariotas?

PIENSA EN ESTO ¿Cuál es la parte más pequeña de cualquier ser vivo que aún conserve la "vida"? ¿Es una hoja viva? ¿Qué tal tu dedo gordo del pie? ¿Qué tal una gota de sangre? ¿Podemos seguir dividiéndonos los seres vivos en partes cada vez más pequeñas o hay un punto en el que lo que queda ya no este vivo? Como verás, hay un límite, la más pequeña unidad de vida de cualquier organismo, es la célula.

Vocabulario célula • teoría celular • membrana celular • núcleo • eucariota • procariota

El descubrimiento de la célula ¿Qué es la teoría celular?

Toma apuntes Esquematiza. Antes de leer, haz Un esquema usando los títulos verde y azul en el texto. Mientras lees, toma apuntes usando el método de Cornell.

“Ver es creer,” dice un viejo refrán. Sería difícil encontrar un mejor ejemplo de esto que el descubrimiento de la célula. Sin los instrumentos para hacerlos visibles, las células se mantuvieron fuera de nuestra vista y, por lo tanto, fuera de la mente de la mayoría de la historia humana. Todo esto cambió con un avance espectacular en la tecnología -‐la invención del microscopio. Primeros microscopios A finales de los años 1500, los fabricantes de gafas de Europa descubrieron que usando varios lentes de vidrio y combinándolos adecuadamente se podía aumentar incluso hasta los objetos más pequeños para que pudiesen ser fáciles de ver. En poco tiempo, ya habían construido los primeros verdaderos microscopios usando esas lentes, abriendo la puerta al estudio de la biología como la conocemos hoy en día. En 1665, el inglés Robert Hooke usó un primitivo microscopio compuesto para observar un corte delgado de corcho, un material de origen vegetal. Bajo el microscopio, el corcho parecía estar hecho de miles de diminutas cámaras vacías. Hooke llamó a estas cámaras con el nombre de "cells" porque le recordaban a pequeñas habitaciones de un monasterio, que fueron llamados celdas. El término célula se utiliza en la biología hasta ahora. Hoy sabemos que las células vivas no son cámaras vacías, que en realidad contienen una enorme variedad de partes funcionales, cada una con su propia función. En Holanda en la misma época, Anton van Leeuwenhoek utilizó un microscopio simple, de lente única, para observar el agua del estanque y otras cosas. Para su sorpresa, el microscopio reveló un mundo fantástico de diminutos organismos vivos que parecían estar en todas partes, en el agua que él y sus vecinos bebían e, incluso, en su propia boca. Algunas de las ilustraciones de los organismos-‐que hoy lamamos bacterias-‐ descubiertos por Leeuwenhoek en la boca humana, se ilustran en la Figura 1-‐1. FIGURA 1–1 Primeros dibujos de organismos microscópicos vistos con un microscopio simple y hechos por Leeuwenhoek, quien fue pionero en observar microorganismos vivos. Estos dibujos, tomados de una de sus cartas, muestran algunas de las bacterias presentes en la boca humana.

4 Lección 1.1 • SFC 2015 • GAToledo

1.1

La teoría celular Poco después de van Leeuwenhoek, las observaciones de los científicos dejaron en claro que las células son las unidades básicas de la vida. En 1838, el botánico alemán Matthias Schleiden concluyó que todas las plantas están hechas de células. Al año siguiente, el biólogo alemán Theodor Schwann declaró que todos los animales están hechos de células. En 1855, el médico alemán Rudolf Virchow concluyó que las nuevas células pueden producirse sólo por la división de las células pre-‐existentes, confirmando una sugerencia hecha por el alemán Lorenz Oken, 50 años antes. Estos descubrimientos, confirmados por muchos biólogos, se resumen en la teoría celular, un concepto fundamental de la biología. La teoría celular establece que: • Todos los seres vivos están hechos de células. • Las células son la unidad estructural y funcional básica de todos los seres vivos. • Las células nuevas se forman de otras pre-‐existentes.

Explorando la célula ¿Cómo funciona un microscopio?

Un microscopio, como sabrás, produce una imagen grande de algo. La mayoría de los microscopios tienen lentes para magnificar la imagen de un objeto muy pequeño enfocando la luz o electrones. Siguiendo los pasos de Hooke, Virchow y otros, los biólogos modernos todavía usan microscopios para explorar la célula. Pero los investigadores de hoy en día utilizan tecnología más poderosa, que los pioneros de la biología nunca pudieron haberse imaginado. Microscopios de luz y tinción de células El tipo de microscopio que probablemente estés más familiarizado es el microscopio óptico compuesto. Un microscopio de luz típico permite que la luz pase a través de una muestra y utiliza dos lentes para formar una imagen. La primera lente, llamada lente del objetivo, se encuentra justo por encima de la muestra. Esta lente aumenta la imagen de la muestra. La mayoría de los microscopios de luz tienen varias lentes objetivo para que se pueda variar el poder de amplificación. El segundo lente, llamado ocular, magnifica esta imagen aún más. Desafortunadamente, la luz misma limita el detalle o resolución de las imágenes en el microscopio. Como todas las formas de radiación, las ondas de luz son difractados, o dispersos, a medida que pasan a través de la materia. Debido a esto, los microscopios de luz pueden producir imágenes claras de objetos sólo a una amplificación de alrededor de 1.000 veces. Otro problema con el microscopio de luz es que la mayoría de las células vivas son casi transparentes. El uso de tintes químicos, como en la Figura 1-‐2, por lo general resuelven este problema. Algunas de estas tinciones son tan específicas que sólo revelan ciertos compuestos o estructuras dentro de la célula. Muchas de las diapositivas que se usan en las clases de biología se tiñen de esta manera y, probablemente también tu profesor tenga algunas preparaciones histológicas que podrías observar, si te interesa. Una variación en estas técnicas de tinción utiliza colorantes que emiten luz de un color particular cuando se observa bajo determinadas longitudes de onda de luz, una propiedad llamada fluorescencia. Los tintes fluorescentes se pueden unir a moléculas específicas y luego pueden hacerse visibles con un microscopio de fluorescencia. En el 2014, los científicos Eric Betzig, Stefan W. Hell y William E. Moerner, obtuvieron el Nobel de química por el desarrollo de un microscopio de fluorescencia de alta resolución el cual permite ver células a escala nanomolecular, incluso estudiar el desplazamiento de moléculas individuales dentro de una célula viva.

ML 35 X FIGURA 1–2 Microscopio y tinción Celular. Este espécimen de catafilo de cebolla ha sido teñido con un compuesto llamado azul de toluidina. La tinción permite ver con claridad los límites celulares y el núcleo.

Estructura y función celular 5

Microscopio electrónico de transmisión

FIGURA 1–3 Micrografías. Se pueden usar diferentes tipos de microscopios para examinar células. Aquí, las células de levadura se muestran en una micrografía de luz (ML 500x), micrografía electrónica de transmisión (MET 4375x) y una micrografía electrónica de barrido (MES 3750x). Infiere Si un científico necesitara estudiar una estructura que se encuentra en la superficie de la levadura, que tipo de microscopio debiera usar?

Microscopio electrónico Los microscopios de luz se pueden usar para ver células y estructuras celulares tan pequeñas como 1 millonésima de un metro, ¡sin duda muy pequeña! Pero ¿qué usan los científicos cuando quieren estudiar algo más pequeño que eso, tal como un virus o una molécula de ADN? Para ello, necesitan microscopios electrónicos. En lugar de utilizar la luz, los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones que son enfocados en campos magnéticos. Los microscopios electrónicos ofrecen una resolución mucho mayor que los microscopios de luz. Algunos tipos de microscopios electrónicos pueden usarse para estudiar estructuras celulares del tamaño de una mil millonésima parte de un metro. Hay dos tipos principales de microscopios electrónicos: de transmisión y de barrido. Los microscopios electrónicos de transmisión permiten explorar estructuras celulares y grandes moléculas de proteínas. Pero debido a que los haces de electrones sólo pueden pasar a través de muestras delgadas, a los tejidos se les debe hacer cortes ultrafinos antes de ser examinados. Esta es la razón por la que las imágenes obtenidas con este microscopio son planas y bidimensionales. Los microscopios electrónicos de barrido sirven para observar superficies tisulares. Ello es posible porque los electrones no atraviesan la muestra sino que interaccionan con su superficie. Para que esto ocurra hay que cubrir a la muestra con una máscara de metales que se adapta perfectamente al relieve de la muestra. La muestra se barre con el haz de electrones y los electrones reflejados por ese punto de la superficie son captados por una pantalla receptora que creará un punto de una imagen en una pantalla digital. La imagen completa se formará cuando el haz recorra toda la superficie de la muestra y se consiga información de cada uno de los puntos. Es decir, se escanea la muestra y de ahí el nombre microscopio de barrido. La microscopía electrónica solo puede usarse para examinar células y tejidos no vivos. Observa la figura 1–3, que muestra células de levadura, tal como se ven bajo un microscopio óptico, un MET y un MES. ¿Por qué las células aparecen de diferentes colores en cada micrografía. Los colores de las micrografías de luz provienen de las propias células o de la tinción usada para resaltarlos. Las micrografías electrónicas, sin embargo, son en realidad en blanco y negro. Los electrones, a diferencia de la luz, no vienen en colores. Así, los científicos a menudo usan técnicas informáticas para añadir un "color falso" para que ciertas estructuras se destaquen.

En tu CUADERNO: Se te entrega un espécimen para examinar. ¿Cuáles son las dos preguntas que debieras hacerte para determinar el mejor microscopio a usar?

ML MET MES

6 Unidad 1 • Lección 1

¿Qué es una célula?

Observa mediante un microscopio un corte histológico de una hoja o un corte transversal de tallo. Dibuja una o más células. Registra una descripción de su forma y de sus partes internas. 2 Repite el paso 1 con preparaciones de células nerviosas y de bacterias.

1 Compara las células enumerando las características que tienen en común y algunas diferencias entre ellas.

Analiza y Concluye 1. Clasifica. Clasifica las células que observaste en dos o más grupos. Explica qué características usaste para poner a cada célula en un grupo en particular.

3

Procariotas y Eucariotas ¿Cómo se diferencian las células procariotas y eucariotas?

Las células poseen una increíble variedad de formas y tamaños, algunos de los cuales se muestran en la Figura 1-‐4. Aunque las células típicas varían de 5 a 50 micrómetros de diámetro, la bacteria Mycoplasma más pequeña tiene sólo 0,2 micrómetros de diámetro, tan pequeñas que son difíciles de ver incluso con los mejores microscopios de luz. En contraste, la ameba gigante Chaos chaos puede tener 1.000 micrómetros (1 milímetro) de diámetro, lo suficientemente grande como para ser observada a simple vista como una pequeña mancha en agua de estanque. A pesar de sus diferencias, todas las células, en algún momento de sus vidas, contienen ADN, la molécula que transporta la información biológica. Además, todas las células están rodeadas por una barrera flexible y delgada llamada membrana celular. (La membrana celular se llama a veces membrana plasmática, porque muchas células del cuerpo están en contacto directo con la porción fluida de la sangre —el plasma.) Hay otras similitudes, las que, si te lo propones, podrás aprender en la siguiente lección. Las células pueden pertenecer a uno de los dos grandes categorías, dependiendo de si contienen un núcleo. El núcleo contiene el material genético en forma de ADN. Está cubierto por una envoltura de doble membrana y controla muchas de las actividades de la célula. Los eucariotas son células que encierran su ADN en los núcleos. Los procariotas son células que no encierran ADN en núcleos, pues carecen de ellos.

DNA 2 nm

En el hospital, se le tomó y se examinó una muestra de sangre a Michelle. Los eritrocitos aparecieron hinchados. ¿Qué clase de microscopio pudo ser usado con mayor probabilidad para estudiar la muestra de sangre? ¿Tuvo que ver el agua con lo ocurrido a sus eritrocitos? __________________________________________________________________________________________________________________

FIGURA 7–4 El tamaño celular es relativo El ojo humano puede ver objetos mayores a 0,5 mm. Sin embargo, la mayor parte de lo que le interesa a los biólogos celulares, es mucho más pequeño que eso. Los Microscopios hacen posible ver el mundo celular y subcelular.

Célula procariota Típica

1– 5 μm

Huevo de Pollo 5 cm

Célula eucariota típica 10 – 100 μm virus del

resfriado 25 nm Mitocondria

1– 5 μm Chaos chaos

1 mm

1 1 1 1

nm = 1/1,000,000,000 m μm = 1/1,000,000 m mm = 1/1000 m cm = 1/100 m

0 1 nm 1 μm 10 μm 100 μm 1 mm 1 cm 5 cm MICROSCOPIO ELECTRÓNICO

MICROSCOPIO DE LUZ SIMPLE VISTA


BIO-Lab

Pistas para resolver el misterio

ARMA tu Vocabulario ORÍGEN DE LA PALABRA El sustantivo procariota viene de la palabra griega karyon, que significa “núcleo”. El prefijo pro-‐ significa “antes de”. Las células Procariotas evolucionaron antes del desarrollo del núcleo.

Procariotas Como se ve en la fig. 1-‐5, las células procariotas son generalmente más pequeñas y más simple que las eucariotas, aunque hay excepciones. Las células procariotas no encierran su material genético dentro de un núcleo. A pesar de su simplicidad, los procariotas llevan a cabo cada actividad asociada con los seres vivos. Crecen, se reproducen, responden al medio ambiente y, en algunos casos, se deslizan a lo largo de superficies o nadan a través de líquidos. Los organismos que llamamos bacterias son procariotas. . Eucariotas Las células eucariotas generalmente son más grandes y más complejas que las células procariotas. La mayoría de las células eucariotas contienen decenas de estructuras y membranas internas, y muchas son altamente especializadas. En las células eucariotas, el núcleo separa el material genético del resto de la célula. Los eucariotas muestran una gran variedad: algunos, como los comúnmente llamados "protistas," viven como organismos unicelulares; otros forman grandes organismos pluricelulares, animales, hongos y plantas.

Célula animal Célula de planta

FIGURA 1–5 Tipos de células. En general, las células eucariotas (incluyen a células de plantas y de animales) con más complejas que las células procariotas.

CÉLULA PROCARIOTA CÉLULAS EUCARIOTAS

Revisión de conceptos clave

1. a. Revisa ¿Qué es una célula? b. Explica ¿Cuáles son los tres postulados de la teoría celular? c. Infiere ¿Cómo ayudó al desarrollo de la teoría celular la invención del microscopio? 2. a. Revisa ¿Cómo funciona el microscopio? b. Aplica Conceptos ¿Qué significa que una micrografía tengan un “color falso” 3. a. Revisa ¿Qué características tienen todas las células? b. Resume ¿Cuál es la principal diferencia entre procariotas y eucariotas?

Lección 7.1

Un microscopio de luz puede ampliar las imágenes hasta 1.000 veces. Para calcular el aumento total de un espécimen, multiplique la amplificación de la lente ocular por la amplificación de la lente del objetivo utilizado. (Para más información sobre los microscopios, consulta el Apéndice B.) 4. Calcula Cuál es el aumento total de un microscopio que tiene un aumento de ocular de 10× y un aumento de objetivo de 50×. 5. Calcula Una célula de 10 micrómetros es vista a través de un objetico de 10× y un objetivo de 10× ¿Cuán grande aparecerá la célula al usuario del microscopio?

• Evaluación


1.1 evaluación Problema práctico Matemática

Las células son la unidad básica de toda la vida conocida. Si te interesan las células, podrías considerar una se las siguientes carreras.

Dr. Tanasa Osborne, Patóloga y veterinaria Dr. Tanasa Osborne estudia osteosarcoma, el más común tumor Óseo maligno en niños y adolescentes. Su investigación en el National Institutes of Health y el National Cancer Institute está enfocado en mejorar los resultados en sus pacientes cuyo cáncer se han dispersado de un órgano a otro. Dr. Osborne no es un médico; ella es veterinaria. Los Animales generalmente son usados como modelos para estudiar enfermedades humanas. Las investigaciones del Dr. Osborne contribuyen a la salud tanto humana como animal. Esta patóloga investiga muchos temas importantes además del cáncer, incluyendo a enfermedades infecciosas emergentes que afectan a los humanos y a los animales.

TECNÓLOGO MÉDICO ¿Alguna vez te has preguntado qué sucede con la sangre que tu médico recoge durante tu examen físico anual? Se va a un tecnólogo médico. Estos profesionales realizan procedimientos de rutina utilizando microscopios, computadoras y otros equipos. Los tecnólogos médicos pueden trabajar en todos los hospitales, clínicas, laboratorios clínicos, centros de diagnóstico, centros radiológicos, industrias químicas y laboratorios industriales. MICROSCOPISTA

Las imágenes de FIGURA 1-‐3, de la página 6, fueron capturados por un microscopista. Los Microscopistas hacen posible el estudio de estructuras demasiado pequeñas para ser vistos sin aparatos para amplificarlos. Hay una variedad de técnicas de microscopía, incluyendo tinción y fluorescencia, que los microscopistas pueden utilizar para tomar imágenes claras e informativas para los investigadores. Algunas de estas imágenes son tan sorprendentes que se han convertido en una forma de arte científico. En USA puedes estudiar y obtener el título de técnico, en 2 años.

Explica cómo la investigación del Dr. Osborne es un ejemplo del efecto que puede tener la ciencia en la sociedad.

PATÓLOGO Los patólogos son como los detectives: Ellos recolectan información celular y evidencias tisulares para diagnosticar enfermedades. Mediante el uso de un amplio conocimiento de las características de las enfermedades y la mejor de las tecnologías disponibles, los patólogos analizan células y tejidos bajo el microscopio y discuten su diagnóstico con otros doctores.

Carreras y biología 9

Carreras y biología

Escribe

Estructura celular

Preguntas clave ¿Cuál es el rol del núcleo celular?

¿Cuáles son las funciones de las vacuolas, lisosoma y citoesqueleto?

¿Cuáles organelos ayudan a sintetizar y a transportar proteínas?

¿Cuáles son las funciones de los cloroplastos y de las mitocondrias? ¿Cuáles son las funciones de la membrana celular?

PIENSA EN ESTO. A primera vista, una fábrica podría parecer un lugar desconcertante. Máquinas zumbando con un ruido ensordecedor; gente moviéndose rápidamente en direcciones diferentes. Tanta actividad puede ser confusa. Sin embargo, si te tomas el tiempo para observar con atención, lo que podría, en un principio, parecer caótico comienza a tener sentido. Lo mismo es cierto para una célula viva.

Organización celular ¿Cuál es el rol del núcleo celular?

Vocabulario citoplasma • organelo • vacuola • lisosoma • citoesqueleto • centríolo • ribosoma • retículo endoplasmático • aparato de Golgi• cloroplasto • mitocondria • pared celular • bicapa lipídica •permeabilidad selectiva

Toma apuntes Diagrama de Venn. Crea un diagrama de Venn que ilustre las similitudes y diferencias entre procariotas y eucariotas.

La célula eucariota es un lugar complejo y ocupado. Pero si pones mucha atención en lo que ocurre en las células eucariotas, los patrones comienzan a emerger. Por ejemplo, es fácil dividir cada célula en dos partes principales: el núcleo y el citoplasma. El citoplasma es la porción de la célula fuera del núcleo y al interior de la membrana plasmática. Como se verá, el núcleo y el citoplasma trabajan juntos en los asuntos de la vida. Las células procariotas también tienen un citoplasma, a pesar de que no tienen un núcleo. En nuestra discusión de la estructura celular, consideraremos, uno a uno, a cada componente de células eucariotas, algunos de las cuales también se encuentran en las células procariotas. Debido a que muchas de estas estructuras actúan como órganos especializados, se les conoce como orgánulos u organelos, literalmente "pequeños órganos." La comprensión de lo que hace cada orgánulo te ayudará a entender la célula como un todo. Un resumen de la estructura celular se puede encontrar en la página 21.

LA CÉLULA COMO UNA FÁBRICA VIVIENTE FIGURA 1–6 La especialización y organización del trabajo y de los trabajadores contribuye a la productividad de una fábrica. De la misma manera, las partes especializadas de una célula contribuyen a la estabilidad y la supervivencia global de la célula.

10 Lección 1.2 •

• 1.2

ANALOGÍA VISUAL

Comparando a la célula con una fábrica. En algunos aspectos, la célula eucariota es muy parecida a una versión viva de una fábrica moderna (Figura 1-‐6). Los diferentes orgánulos de la célula se pueden comparar con las máquinas especializadas y las líneas de montaje de la fábrica. Además, las células, como fábricas, siguen instrucciones y fabrican productos. Al mirar a través de la organización de la célula, vamos a encontrar un montón de lugares en los que la comparación funciona tan bien que nos ayudará a entender cómo funcionan las células.

El Núcleo Tal como un gerente de planta controla a una fábrica, el núcleo es el centro de control de la célula. El núcleo contiene casi todo el ADN de la célula y, con ello, las instrucciones codificadas para la fabricación de proteínas y de otras moléculas importantes. Las células procariotas carecen de núcleo, pero sí poseen ADN que contiene el mismo tipo de instrucciones. El núcleo, que se muestra en la Figura 1-‐7, está rodeado por una envoltura nuclear compuesta por dos membranas. La envoltura nuclear está perforada por miles de poros nucleares, que permiten que el material se mueva hacia adentro y afuera del núcleo. Al igual que los mensajes, instrucciones y planos que se mueven hacia adentro y afuera de la oficina del gerente de planta, en la célula también hay un flujo constante, entre el núcleo y el resto de la célula, tanto de proteínas, ARN como de otras moléculas a través de los poros nucleares. Los cromosomas, que contienen la información genética de la célula, también se encuentran en el núcleo de las células eucariotas. La mayor parte del tiempo, cromosomas filiformes se extienden por todo el núcleo en forma de cromatina —un complejo de ADN unido a proteínas. Cuando una célula se divide, sus cromosomas se condensan y se puede ver con un microscopio. Usted aprenderá más acerca de los cromosomas en segundo medio. La mayoría de los núcleos también contienen una pequeña región densa conocida como nucléolo. El nucléolo es donde comienza el montaje de los ribosomas.

En tu CUADERNO Describe la estructura del núcleo. En tu descripción, incluye las palabras envoltura nuclear, poro nuclear, cromatina, cromosomas y nucléolo.

Cromatina

Nucléolo

Envoltura nuclear

FIGURA 1-‐7a Núcleo El núcleo controla la mayoría de los procesos celulares y contienes DNA. La región pequeña, densa y esférica dentro del núcleo es el nucléolo. FIGURA 1-‐7b Envoltura nuclear, compuesta por una doble membrana de fosfolípidos, perforada por miles de poros.

11

Poros

Organelos de almacenamiento, limpieza y sostén. ¿Cuáles son las funciones de las vacuolas, de los lisosomas y del citoesqueleto? Muchos de los orgánulos que están por fuera del núcleo de una célula eucariota tienen funciones específicas. Entre ellos se encuentran las estructuras llamadas vacuolas, los lisosomas y el citoesqueleto. Estos orgánulos representan el espacio de almacenaje, el equipo de limpieza y las estructuras de soporte de la fábrica celular. Vacuolas y Vesículas Cada fábrica necesita de áreas para almacenar cosas y lo mismo ocurre con cada célula. Muchas células de plantas poseen una gran estructura que tiene forma de saco, envuelta por membrana, denominada vacuola central. Esta vacuola (Fig. 1-‐8) almacena nutrientes como aminoácidos, iones y azúcares. También provee soporte físico pues contiene altas concentraciones de sustancias disueltas lo que causa que el agua fluya por osmosis al interior de la célula y de la vacuola, permitiendo que esta se agrande y empuje contra la pared celular. Este proceso es el responsable de la presión de turgencia que otorga a los tallos, flores y a otras partes de la planta mantenerse erguidas. La vacuola central tienen una función lítica ya que degrada materiales de desecho y a organelos gastados (función análoga al lisosoma) Hay vacuolas en ciertos organismos unicelulares y en algunos animales. La vacuola contráctil del protista de la Fig. 1-‐8, se contrae rítmicamente para bombear el exceso de agua hacia afuera de la célula. Además, casi todas las células eucariotas tienen estructuras más pequeñas, rodeados de membrana, llamadas vesículas, las cuales almacenan y mueven materiales entre organelos, así como hacia y desde la superficie celular.

Vacuola central

Vacuola contráctil de Paramecio

MET 7000x ML 500x FIGURA 1–8 Vacuolas. La vacuola de células vegetales almacena aminoácidos, iones y carbohidratos. La vacuola contráctil del paramecio controla su contenido hídrico mediante un bombeo de agua al exterior. http://bcs.whfreeman.com/phelan2e/default.asp#712649__748022__ (minuto 10:14) Aplica Conceptos Cuando hay escasez de agua la vacuola central se encoge y la pared celular no tiene soporte...¿qué le ocurre a las partes no leñosas de una planta en tales condiciones?

Lisosomas. Los lisosomas son orgánulos delimitados por membrana presentes en células animales y vegetales. Varían en forma, tamaño y número por célula y parecen operar con ligeras diferencias en células de levadura, plantas vasculares y mamíferos. Ayudan a degradar materiales tomados desde fuera de la célula y a componentes intracelulares desgastados. Los lisosomas, entonces, contribuyen a un proceso de desmantelamiento y de reciclaje. Pesquisas recientes sugieren que los lisosomas son orgánulos que almacenan cerca de 50 enzimas hidrolíticas en un estado inactivo que se activan cuando un lisosoma se fusiona con otro orgánulo particular formando una 'estructura híbrida' donde ocurren, a un pH de Ca. 5, las reacciones digestivas por enzimas que catalizan la degradación de polisacáridos, lípidos, ADN y ARN. Los lisosomas no juegan ningún papel en determinar cuáles células deben eliminarse. Esta es una función de los procesos de muerte celular programada (apoptosis) y de la fagocitosis. Los lisosomas no son ni 'bolsas suicidas' ni 'unidades de eliminación de basura', que estos términos evocativos sugieren.


LM 1175 El Citoesqueleto Como sabes, un edificio de una fábrica está soportado por las vigas de acero o cemento y por columnas que sostienen las paredes y el techo. A las células eucariotas se les da su organización y su forma interna por una red de filamentos proteicos conocidos como citoesqueleto. Ciertas partes del citoesqueleto ayudan al transporte de materiales entre diferentes partes de la célula, al igual que las cintas transportadoras que desplazan materiales a partir de un lugar de una fábrica a otra. Los componentes del citoesqueleto también realizan el movimiento de toda la célula como en flagelos y cilios celulares. El citoesqueleto ayuda a la célula a mantener su forma y también es involucrado en el movimiento. Las imágenes de fluorescencia, como se ve en la Figura 1-‐9, muestra claramente la complejidad de la red del citoesqueleto de la célula. Los Microfilamentos (púrpura pálido) y los microtúbulos (amarillo) son dos de los principales filamentos de proteína que componen el citoesqueleto.

Microfilamentos. Los Microfilamentos son estructuras filiformes formados por una proteína llamada actina. Ellos forman amplias redes en algunas células y producen un marco flexible y resistente que da sostén a la célula. Los Microfilamentos también ayudan al movimiento de las células. La polimerización y despolimerización de los Microfilamentos son los responsables de los movimientos citoplasmáticos que permiten a las amebas y a otras células arrastrarse a lo largo de superficies. Microtúbulos Los microtúbulos son estructuras huecas compuestas de proteínas conocidas como tubulinas. En muchas células, juegan papeles críticos en el mantenimiento de la forma celular. Los microtúbulos son también importantes en la división celular, donde forman una estructura conocida como el huso mitótico, que ayuda a separar los cromosomas. En las células animales, los orgánulos llamados centriolos también se forman a partir tubulinas. Los centriolos se encuentran cerca del núcleo y ayudan a organizar la división celular. Los centriolos no se encuentran en las células vegetales. Los microtúbulos también ayudan a construir proyecciones desde la superficie celular —conocidas como cilios y flagelos— que permiten a las células nadar rápidamente a través de líquidos. Los microtúbulos en cilios y flagelos están dispuestos en un patrón "9 + 2", como se muestra en la figura 1-‐10. Pequeños puentes cruzados entre los microtúbulos de estos orgánulos utilizan energía química para tirar o deslizar a los microtúbulos, produciendo movimientos controlados.

FIGURA 1–9 Citoesqueleto. El citoesqueleto apoya y da forma a la célula y está implicado en muchos tipos de movimiento de la célula. Estas células de fibroblastos de tejido conectivo han sido tratadas con marcadores fluorescentes que se unen a ciertos elementos. Los Microfilamentos mostrados aquí se tiñeron de color púrpura, los microtúbulos, de color amarillo y los núcleos, de color verde.

Sección transversal

MET 110,000

Microtúbulos. En esta micrografía se ilustra la sección transversal de un cilio donde se aprecia claramente la disposición 9 + 2 de los microtúbulos rojos. Aplica Conceptos ¿Cuál es la función de los cilios en la tráquea? Estructura y función celular 13

FIGURA 1–10 El patrón “9 + 2” de

Ribosomas: Organelos que sintetizan proteínas ¿Qué orgánulos sintetizan proteínas, las modifican y las transportan?

La vida es un proceso dinámico y, todo el tiempo, las células de los seres vivos están trabajando, construyendo nuevas moléculas, especialmente proteínas, que catalizan reacciones químicas y forman estructuras celulares importantes. Ya que las proteínas llevan a cabo muchas de las funciones esenciales de los seres vivos, una gran parte de la célula está dedicada a su producción y distribución. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas, a veces en asociación con el retículo endoplasmático rugoso en eucariotas. El proceso síntesis de proteínas se resume en la figura 1-‐11.

Ribosomas Uno de los trabajos más importantes realizados por esta “fabrica” celular es la síntesis de proteínas. Las proteínas se ensamblan en los ribosomas. Los ribosomas son pequeñas partículas de ARNr y proteína que se encuentra en todo el citoplasma de todas las células. Los ribosomas producen proteínas, siguiendo las instrucciones codificadas que provienen del ADN. Cada ribosoma, a su manera, es como una pequeña máquina en una fábrica, que produce proteínas bajo las órdenes que vienen de su "jefe" ADN. Las células que están especialmente activas en la síntesis de proteínas, a menudo contienen una gran cantidad de ribosomas. Retículo endoplasmático Las células eucariotas contienen un sistema de membrana interno conocido como el retículo endoplasmático o RE. El retículo endoplasmático es donde se ensamblan los componentes lipídicos de la membrana celular y otros materiales que se exportan desde la célula, junto con la modificación de proteínas. La porción del RE implicado en la síntesis de proteínas se denomina retículo endoplasmático rugoso, o RErugoso. Se le dio este nombre debido a los ribosomas que se encuentran en su superficie. Las proteínas recién sintetizadas abandonan a estos ribosomas y se introducen en el RErugoso, donde pueden modificarse químicamente. 1 Las proteínas son ensam-‐ bladas en los ribosomas. Ribosoma

Núcleo

Retículo Endoplasmático rugoso

Proteína

2 Las proteínas marcadas para ser exportadas o trasladadas a la membrana celular o a la membrana de algún organelo dentro de la célula, completan su ensamblaje en los ribosomas unidos al retículo endoplasmático rugoso.

3 Las proteínas recién ensambladas son transportadas en vesículas desde el RErugoso hacia el aparato de Golgi.

Retículo Endoplasmático Liso

Vesícula

CITOPLASMA

Las proteínas sintetizadas en el RErugoso incluyen a las que serán liberadas o secretadas de la célula, así como a muchas proteínas de membrana y a las proteínas destinadas a los lisosomas y a otros lugares especializados dentro de la célula. El RErugoso es abundante en las células que producen grandes cantidades de proteína para la exportación. Otras proteínas celulares que se hacen en los ribosomas "libres", no están unidos a membranas. La otra porción del RE se conoce como retículo endoplasmático liso porque no se encuentran ribosomas en su superficie. En muchas células, el REliso contiene colecciones de enzimas que realizan tareas especializadas, como la síntesis de lípidos de la membrana y la desintoxicación de drogas. Las células del hígado, que desempeñan un papel clave en la desintoxicación de drogas, a menudo contienen grandes cantidades de REliso. Aparato de Golgi. En las células eucariotas, las proteínas producidas en el RErugoso se mueven luego hacia el interior del siguiente orgánulo llamado Aparato de Golgi, que aparece como una pila de sacos membranosos aplanados. A medida que las proteínas dejan el RErugoso, "marcas de dirección molecular” las hacen llegar a los destinos correctos. A medida que estas etiquetas son "leídas" por la célula, las proteínas se agrupan en pequeñas vesículas que brotan desde el RE y los llevan al Golgi. El Aparato de Golgi modifica, clasifica y empaca proteínas y otros materiales provenientes del retículo endoplasmático para el almacenamiento en la célula o para la liberación fuera de la célula. El aparato de Golgi es algo así como una sector de personalización, donde se ponen toques de acabado en las proteínas antes de que estén listas para salir de la "fábrica". Desde el aparato de Golgi, las proteínas son "enviadas" a su destino final hacia adentro o afuera de la célula..

En tu cuaderno haz un flujograma que muestre cómo se ensamblan las proteínas en una célula.

4 El aparato de Golgi modifica aún más a las proteínas antes de la clasificación y el envasado en vesículas.

5 Vesículas del complejo de Golgi se “embarcan” a su destino final en el interior o afuera de la célula.

HACIENDO PROTEÍNAS FIGURA 1–11 Entre los ribosomas, el retículo endoplasmático y el Aparato de Golgi se sintetiza, modifica, empaca y se embarcan proteínas. Infiere ¿Qué inferencia harías sobre una célula que tiene mucho más que el número típico de los ribosomas?

membrana celular

Aparato de Golgi


Resumen visual

Organelos que capturan y liberan energía

¿Cuáles son las funciones de los cloroplastos y mitocondrias? Todos los seres vivos necesitan una fuente de energía. Las fábricas están conectadas a la compañía eléctrica local; pero, ¿cómo las células obtienen energía? La mayoría de las células se energizan mediante moléculas de alimentos que se construyen utilizando la energía del sol. Cloroplastos. Las plantas y otros organismos poseen cloroplastos. Los Cloroplastos son los equivalentes biológicos de plantas de energía solar. Los cloroplastos capturan la energía de la luz solar y la convierten en alimento, que contiene energía química, en un proceso llamado fotosíntesis. Dos membranas rodean a los cloroplastos. En el interior del orgánulo hay grandes pilas de sacos membranosos, que contienen el pigmento clorofila.

Mitocondria. Casi todas las células eucariotas, incluidas a las de plantas, contienen Mitocondrias. Las Mitocondrias son las centrales de energía de las células. Las Mitocondrias convierten la energía química almacenada en los alimentos en otro tipo de compuestos capaces de ser utilizadas por la célula. Al igual que los cloroplastos, las mitocondrias están cubiertas por dos membranas: una membrana externa y una membrana interna. La membrana interna, o cresta mitocondrial, se pliega en el interior del orgánulo, como se muestra en la figura 1-‐12. Uno de los aspectos más interesantes de la mitocondria es la forma en que son heredadas. En los seres humanos, todas o casi todas nuestras mitocondrias vienen desde el citoplasma del Ovocito II. Esto significa que cuando tus familiares discutan de cuál familia heredaste tus mejores características, puede decirles con toda seguridad que ¡conseguiste el ADN mitocondrial sólo de mamá! Otro punto interesante: Los cloroplastos y las mitocondrias contienen su propia información genética en forma de pequeñas moléculas de ADN. Esta y otras evidencias han llevado a la idea de que sean descendientes de microorganismos procariotas primitivos independientes y está explicada en la teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis, y cuyo resumen usted tendrá acceso si revisa esta animación: http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/organelles.html

FIGURA 1–12 Centrales energéticas Celulares. Tanto cloroplastos como mitocondrias están implicados en los procesos de transformación de la energía dentro de la célula. Infiere ¿Qué tipo de célula -‐vegetal o animal-‐se muestra en la micrografía por MET, aumentada 4.500x? ¿Cómo lo sabes?

Planta de energía solar de la célula Los cloroplastos, que se encuentran en las plantas y otros organismos tales como algas, convierten la energía del sol en energía química la cual se almacena como alimento.

MET 4500x

Centrales energéticas celulares Las mitocondrias convierten la energía química almacenada en los alimentos en una forma que puede ser fácilmente utilizada por la célula.


Haz un modelo de una célula vegetal

Tu meta será hacer un modelo de una célula vegetal utilizando toda la sala. Trabaja con un compañero o en un grupo pequeño para decidir qué parte de la célula u orgánulo desean modelar. (Usa las FIGURAS de este documento como punto de partida. Te dará una idea de los tamaños relativos de las diversas partes de la célula y sus posibles posiciones.) 2 Usando materiales de tu elección, haz un modelo tridimensional de la parte de la célula u orgánulo que has elegido, ojalá usando el azar. Haz el modelo lo más completo y preciso posible.

1 Adjunta tu modelo a un lugar apropiado de la sala. Si es posible, conecta tu modelo a otra parte que se relacione con la célula u orgánulo.

Analiza y concluye 1. Calcula Supón que una célula vegetal típica tiene 50 micrómetros de ancho. Calcula la escala de tu modelo “célula-‐Sala”.

4

Adjunta una tarjeta con el nombre de tu parte de la célula u orgánulo y escribe sus principales características y funciones. Coloca la tarjeta en tu modelo

3

Límites de la célula ¿Cuál es la función de la membrana plasmática?

Una fábrica operando necesita paredes y un techo para protegerlo del ambiente exterior y, también, para servir como una barrera que mantenga a sus productos seguros y protegidos hasta que estén listos para ser despachados. Las células tienen necesidades similares y ellas realizan actividades similares. Como has aprendido, todas las células están rodeadas por una barrera conocida como membrana celular. Muchas células, incluyendo a las pertenecientes a la mayoría de los procariotas, también producen una fuerte capa de sostén alrededor de la membrana conocida como pared celular..

Paredes celulares. Muchos organismos tienen células con paredes celulares, además de las membranas plasmáticas. La función principal de la pared celular es darle rigidez, forma y protección a la célula. La mayoría de los procariotas y muchos de los eucariotas tienen células con paredes celulares. Las células animales no tienen paredes celulares. Las paredes celulares se encuentran más afuera de la membrana celular. La mayoría de las paredes celulares son lo suficientemente porosas para permitir que el agua, oxígeno, dióxido de carbono y otras sustancias determinadas pasen fácilmente a través de ella. Las paredes celulares proporcionan gran parte de la fuerza necesaria para que las plantas permanezcan erguidas. En los árboles y otras plantas de gran tamaño, casi todo el tejido que llamamos madera se compone de paredes celulares. La fibra de celulosa utilizada para el papel, así como la madera utilizada para la construcción proviene de estas paredes. Así que, si estás leyendo este documento en hojas que imprimiste o fotocopiaste apoyadas sobre una mesa de madera, deberías saber que tienes paredes celulares a tu alrededor.

ARMA TU Vocabulario Palabra académica. El adjetivo poroso significa “que permite pasar a algunos materiales a través de él. Una pared celular porosa permite que sustancias como H2O, CO2 y O2 pasen a través de ella.


Laboratorio

Membranas Celulares. Todas las células tienen membranas celulares, que casi siempre se componen de una hoja de doble capa llamada bicapa lipídica, como se muestra en la Figura 1-‐13, abajo. La bicapa lipídica de las membranas plasmáticas le da a la célula una estructura flexible que forma una fuerte barrera entre la célula y su ambiente La membrana celular regula lo que entra y sale de la célula; posee receptores químicos para recibir señales y responder de manera específica; delimita y protege a la célula. Las propiedades de los lípidos. La estructura en capas de las membranas celulares reflejan las propiedades químicas de los lípidos que las componen. Es probable que recuerdes que muchos lípidos tienen cadenas de ácidos grasos unidos a grupos químicos que interactúan fuertemente con el agua. En el lenguaje de un químico, las porciones de ácidos grasos de este tipo de lípidos son hidrofóbicos, "repelen el agua", mientras que el extremo opuesto de la molécula es hidrofílico, o "amantes del agua." Cuando los fosfolípidos entran en contacto con el agua, se organizan formando micelas o bicapas que son grupos macromoleculares con gran cantidad de lípidos. En estas estructuras las cadenas hidrofóbicas de ácidos grasos se alinean unas con otras, interactuando entre ellas y dejando sus extremos hidrofílicos en contacto con el agua. Como se puede ver en la figura 1-‐13, los grupos de cabeza de lípidos en una bicapa están expuestos al exterior de la célula, mientras que las colas de ácidos grasos forman una capa aceitosa dentro de la membrana que impide la entrada de agua.

Micelas de fosfolípidos FIGURA 1–13 Micelas: estructura esférica con las colas de los fosfolípidos (no polares) hacia adentro, y las cabezas (polares) hacia fuera de la estructura, puestas en contacto con el medio acuoso. Aplica conceptos. Explica por qué los lípidos "se auto-‐ensamblan" en una bicapa cuando se expone al agua.

Los Fosfolípidos forman micelas (estructura en forma de pelota) cuando se exponen en agua (moléculas por fuera de la micela)

Exterior de la Célula

Cabeza hidrofílica Lípido

Cola hidrofóbica

Cadena de Carbohidrato

Bicapa Lipídica

Proteínas de membrana

Interior de la Célula (CITOPLASMA)


El Modelo mosaico Fluido embebido en la bicapa lipídica de la mayoría de las membranas celulares son moléculas de proteína. Las Moléculas de carbohidratos están unidas a muchas de estas proteínas. Debido a que las proteínas embebidas en la bicapa lipídica pueden moverse y "flotar" entre los lípidos y, debido a que muchos tipos diferentes de moléculas forman la membrana celular, los científicos describen la membrana celular como un "mosaico fluido." Un mosaico es una especie de arte que involucra partes y piezas de diferentes colores o materiales. ¿Qué están haciendo en la membrana todas estas diferentes moléculas? Como verás, algunas de las proteínas forman canales y bombas que ayudan a mover materiales a través de la membrana celular. Muchas de las moléculas de carbohidratos actúan como tarjetas de identificación químicas, permitiendo a las células individuales identificarse unas con otras. Algunas proteínas se conectan directamente al citoesqueleto, permitiendo a las células responder a su ambiente mediante el uso de sus membranas para ayudar a moverlas o cambiar de forma. Como probablemente ya lo sepan, hay cosas a las que se les permite entrar y salir de una fábrica, mientras que a otras NO. Lo mismo es cierto para las células vivas. Aunque muchas sustancias pueden atravesar las membranas biológicas, algunas son muy grandes o tienen demasiada carga eléctrica para poder cruzar la bicapa lipídica. Se dice que una membrana es permeable a una sustancia, si dicha sustancia es capaz de atravesarla. Una membrana es impermeable a las sustancias que no pueden pasar a través de ella. La mayoría de las membranas biológicas son selectivamente permeables, lo que significa que algunas sustancias pueden pasar a través de ellas y otros no. Las membranas selectivamente permeables también se denominan membranas semipermeables.

Revisa conceptos clave 1. a. Revisa ¿Cuáles son las tres partes básicas de una célula eucariota? b. Usa Analogías ¿Cuán similares son las funciones del núcleo con las funciones de un capitán de un equipo de fútbol? 2. a. Revisa ¿Cuál es la función del lisosoma? b. Aplica conceptos ¿De qué forma las vacuolas contráctiles mantienen el balance hídrico? 3. a. Revisa ¿Cuál es la diferencia estructural entre los RER y REL? b. Secuencia Describe los pasos involucrados en la síntesis, empaque y exportación de una proteína de una célula eucariota. 4. a. Revisa ¿Cuál es la función de la mitocondria? b. Infiere Estás examinando una célula desconocida bajo el microscopio y descubres que la célula contiene cloroplastos. ¿De qué tipo de organismos probablemente fue obtenida la célula?

5. a. Revisa ¿Por qué a veces nos referimos a la membrana celular como un mosaico fluido? ¿Qué parte de la membrana celular actúa como un fluido y qué parte nos hace recordar a un mosaico? b. Explica ¿Cómo ayudan a explicar las propiedades de los lípidos la estructura de una membrana celular? c. Infiere ¿Por qué crees que es importante que las membranas celulares sean selectivamente permeables?

6. Investiga ¿Qué son las Enfermedades de Depósito Lisosomal (EDLs).

•


Evaluación

Piensa visualmente

Célula animal CÉLULAS TÍPICAS FIGURA 1–14 La Célula eucariota Contiene una variedad de organelos, unos pocos de los cuales son comunes con células procariotas. Note en la tabla que mientras las células procariotas carecen de un citoesqueleto y de cloroplasto idénticos a los de eucariotas, ellas realizan sus funciones de otras maneras a las descritas. Interpreta Visualmente ¿Cuáles estructuras de los procariotas son comunes con las células de animales? ¿y con las de las plantas?

Membrana celular Núcleo (contiene DNA)

Retículo endoplasmático rugoso Ribosomas (adosados)

Ribosomas (libres) Retículo endoplasmático liso

Citoesqueleto Centriolos

Lisosoma Vesícula

Aparato de Golgi

CÉLULA PROCARIOTA DNA

Membrana celular

Pared celular

Membrana celular

Pared celular

Ribosomas Vacuola

Mitocondria

Célula de planta Núcleo (contienes DNA)

Retículo endoplasmático rugoso Ribosomas (adosados) Ribosomas (libres)

Vacuola Retículo endoplasmático liso

Vacuola Central Citoesqueleto

Aparato de Golgi

Vesícula

Cloroplasto

Mitocondria

20 • Art Revisa

Estructura

Entro de control celular

Función Procariota

El DNA de Procariota se encuentra en el citoplasma.

Eucariota: Animal-‐ Planta

Núcleo Contiene DNA

Vacuolas y vesículas Almacena materiales

Organelos varios

Lisosomas

Las células procariotas tienen Filamentos de proteína similar a la actina (MreB y ParM) y tubulina (FtsZ) y otras proteínas.

Citoesqueleto

Centriolos Organiza la División celular

Ribosomas Síntesis de proteínas

Organelos que sintetizan Proteínas

Retículo endoplasmático

Liso: Rugoso:

Convierte la energía solar a energía química almacenada en los alimentos

Convierte la energía química de los alimentos en compuestos utilizables, como ATP.

En algunas células procariotas ocurre fotosíntesis en membranas fotosintéticas internas que surgen por plegamiento de la membrana celular. Los Procariotas llevan a cabo estas reacciones en el citoplasma y membrana celular en vez de organelos especializados.

Aparato de Golgi

Organelos que transforman y liberan Energía

Cloroplastos

Mitocondria

Pared celular Límites celulares

membrana celular


Última pista: Resuelve el misterio A medida que Michelle corría, ella sudaba, perdiendo sales de su torrente sanguíneo. Y al beber cada vez más y más agua durante la carrera, la concentración de sales y minerales disueltos en su torrente sanguíneo disminuyó. ¿Cómo cree que estos fenómenos contribuyeron a la condición de Michelle? He aquí la explicación de la muerte de Michelle MUERTE POR . . . ¿AGUA? Durante la carrera, Michelle bebió mucha agua, pero no reemplazó las sales que perdió debido a la sudoración. Como resultado, su sangre se volvió hipotónica y la presión osmótica llevó a que las células de su cerebro (y de todo su cuerpo) se hincharan. A medida que la sangre de Michelle se iba diluyendo durante la carrera, las células de su cerebro enviaban señales químicas a sus riñones y, en cierto momento, detuvieron la eliminación de cloruro de sodio y de otras sales de su torrente sanguíneo. Sin embargo, como ella continuaba sudando, seguía perdiendo sales a través de su piel. En el final de la carrera, Michelle había perdido tanta cantidad de sales y de minerales y, como había como había bebido un elevado volumen de agua su homeostasis hidrosalina se desbalanceó y sus células se dañaron por la presión osmótica no regulada. Cuando Michelle fue trasladado de urgencia al hospital, los médicos descubrieron que ella estaba sufriendo de hiponatremia, o intoxicación por agua. Si no se trata, esta condición puede llevar a la muerte, lo que ocurrió en este caso. 1. Relaciona Causa y Efecto: Cuando una persona suda, se pierden de los fluidos corporales agua y solutos esenciales, llamados electrolitos. Michelle bebió mucha agua, pero no reemplazó los electrolitos perdidos. ¿Qué efecto tuvo esto en sus células? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Infiere: Si Michelle hubiese ocupado durante la carrera una bebida deportiva con electrolitos, con una cantidad de agua, hidratos de carbono y minerales igual a la que presente su sangre en condiciones homeostáticas…¿Habría corrido la misma suerte la atleta? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Investiga: ¿Cuál tipo de transporte está implicado en la hiponatremia, la osmosis o el transporte activo? Explique su razonamiento. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. Conecta con la idea principal: Explica cómo la hiponatremia altera la homeostasis en el cuerpo. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Nota del profesor: No fue incluida en este apunte el “retículo nucleoplásmico”. Acceda a este URL http://www.slideshare.net/gustavotoledo/retculo-nucleoplasmtico2013

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ESTRUCTURA Y FUNCIÓN CELULAR. Documento para alumnos de primero medio, Biología