BIOLOGIA I-parte 2

Transcripción

BIOLOGIA I-parte 2

Reconoce a la célula como unidad de vida
• Aparato de Golgi
ve
su
Región
Región
trans
trans
bi
da
El aparato o complejo de Golgi está formado por más de
cuatro sacos aplanados y apilados entre sí de forma laxa. Su
función es almacenar y transportar proteínas y lípidos que
llegan en vesículas provenientes desde el retículo endoplásmico. Posteriormente, exporta las proteínas y lípidos como
productos de secreción o para que constituyan la membrana celular. Otra de las funciones del aparato de Golgi es producir los lisosomas, los cuales son sacos o vesículas grandes
que contienen enzimas que participan en la degradación de
proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos. El aparato de Golgi se encuentra muy desarrollado sobre todo en
Luz
las células con funciones secretoras, como las células del Luz
epitelio intestinal especializadas en secretar el mucus intestinal, que es una mezcla de glicoproteínas y proteoglicanos. En las células animales generalmente existen de 10 a
20 complejos, mientras que en las células vegetales existen
cientos de ellos.
nt
a
Vesículas
Vesículas
Región
Región
cis
cis
Figura 3.6 Aparato de
Golgi.
ni
c
ct
ró
de Golgi
Retículo
endoplásmico
rugoso
o.
Retículo
endoplásmico
liso
Aparato
Pr
o
hi
En la siguiente figura, se ilustra la forma general en la que el núcleo, los
retículos endoplásmicos, los ribosomas y el aparato de Golgi intercambian
materiales.
Región
Región
media
media
50 mm
50mm
el
e
Exocitosis
at
o
Pinocitos
En 1898, Camillo Golgi
descubrió un organelo celular compuesto por sacos
aplanados y apilados; a
este organelo actualmente
se le conoce como Aparato
de Golgi.
Fo
rm
Membrana
plasmática
Fagocitos
Envoltura
nuclear
Figura 3.7 Intercambio
de materiales en la célula.
Con el objetivo de tener una amplia noción de los mecanismos celulares de
intercambio de materiales, mediado por vacuolas y vesículas, te sugerimos investigar las definiciones de: endocitosis, exocitosis, fagocitosis y pinocitosis.
• Vacuolas y vesículas
Estos orgánulos son sacos rodeados por membranas con funciones de almacenamiento temporal y transporte de moléculas –tanto hacia el exterior celular
101
�
como dentro de la célula– que se encuentran en el citoplasma. Por lo general,
miden menos de 100 nanómetros de diámetro y se clasifican con base en su
tamaño, función y composición; son más abundantes en células vegetales que
en animales.
Figura 3.8 Vacuola y vesículas.
Las vesículas almacenan, transportan o digieren productos y residuos celulares. Se originan en el aparato de Golgi y en el retículo
endoplásmico, a partir de porciones de la membrana plasmática.
Las vacuolas se encuentran principalmente en vegetales y en algunos organismos unicelulares, tales como las amibas, se originan
mediante fusión de las vesículas procedentes del retículo endoplásmico y del aparato de Golgi. En general, sirven para almacenar
sustancias de desecho o de reserva. En las plantas, las vacuolas
ocupan gran parte del volumen celular y en ocasiones pueden llegar hasta casi la totalidad (entre 30 y 90%).
su
ve
nt
a
Vacuola
bi
da
Actividad
o.
Pr
o
hi
Investiga y responde a la siguiente pregunta: ¿Por qué las vacuolas son de gran
tamaño en las plantas? ni
c
Material genético
Núcleo
Poro
nuclear
rm
at
o
el
e
ct
ró
• Núcleo
El núcleo es el centro de regulación de las actividades celulares. Por lo general,
es el organelo de mayor tamaño de las células eucariontes (5 µm1 de diámetro); se compone de la envoltura o membrana nuclear, el adn o material genético y el nucléolo.
Membrana
nuclear
ARNm
Láminas
Nucléolo
Fibras de
proteína
ADN
Figura 3.9 Célula, núcleo, envoltura nuclear,
nucléolo, cromatina y poros.
Cromatina
Nucleoplasma
Bicapa
tipídica
Envoltura
Fo
B3
Nucléolo
Histonas
Ribosoma
Traducción
La envoltura nuclear es una estructura tridimensional formada por dos membranas fosfolipídicas, una externa y otra interna, separadas por un espacio angosto y
continuo con el espacio del retículo endoplásmico. Su función es separar el ma1
102
µm:micra, millonésima parte de un metro.
terial genético del citoplasma y permitir el intercambio de sustancias a través de los
poros nucleares. Los poros nucleares son estructuras proteicas situadas en los puntos de unión de la membrana interna y externa de la envoltura nuclear. En contacto
con la membrana interna de la envoltura nuclear se encuentra la lámina nuclear,
una red de filamentos de proteínas cuya función es estabilizar al núcleo.
su
ve
nt
a
El adn está conformado por largas cadenas complementarias de polímeros de
nucleótidos; la secuencia de las bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina
y timina) y de sus nucleótidos constituye la información genética de los organismos. El adn se asocia y compacta con las proteínas histonas y otras proteínas
para formar la cromatina. Existen dos tipos de cromatina: la eucromatina (que
cuenta con una forma de menor compactación) y la heterocromatina (con la
forma de mayor compactación). En el núcleo se lleva a cabo la replicación o
síntesis del adn y la transcripción o síntesis de arn mensajero (arnm). El arnm
es un ácido nucleico lineal con información proveniente del adn. Los ribosomas
emplean el arnm como plantilla para sintetizar las proteínas.
bi
da
Actividad
o.
Pr
o
hi
1. Investiga y elabora esquemas del adn y los tres tipos de arn.
2. El adn se contrae y super-enrolla en estructuras llamadas cromosomas, los
cuales son de varios tipos: metacéntrico, submetacéntrico y ecrecéntrico;
se trata de uniones entre ácido nucleico y proteína. Define y esquematiza
cada uno de ellos.
3. El adn se replica, transcribe, traduce, muta y reposa. Define cada concepto.
ró
ni
c
Como aprendiste anteriormente, dependiendo de su tipo, las células se pueden
reproducir mediante mitosis o meiosis. Investiga las fases de la mitosis y la
meiosis, compáralas y enlista sus diferencias y sus semejanzas. at
o
el
e
ct
El nucléolo es una región específica del núcleo que carece de membrana, cuya
función es producir las subunidades de los ribosomas. Los nucléolos desaparecen en la mitosis, mientras que en la interfase se agrandan y aumentan en
número. Existen dos nucléolos en cada célula, aunque generalmente sólo uno
es visible bajo el microscopio.
Fo
rm
• Nucleoide
El nucleoide es la región que contiene
el adn en el citoplasma de las células
procariontes. En este tipo de células
existe un cromosoma circular de doble Pared
cadena, que se encuentra ubicado en celular
un sector de la célula que se conoce conRibosoma
el nombre de nucleoide, el cual no está
delimitado por una membrana nuclear.
El nucleoide contrasta con el sistema
existente en células eucariontes, en las
cuales el material genético se encuentra
dentro de un sistema conocido como
núcleo celular, delimitado por una
membrana nuclear.
Membrana
plasmática
Nucleoide
(región con ADN)
Pared
celular
Membrana
plasmática
Citoplasma
Membranas
fotosintéticas
Nucleoide
(región con ADN)
Figura 3.10 Nuleoide.
103
�
Mitosis
Generalmente, en las células eucariontes la división celular consta de mitosis o
cariocinesis (división nuclear) y citocinesis (división citoplasmática). La mitosis
es una forma de división celular en la que se producen dos células genéticamente idénticas a la célula madre, y cada núcleo hijo tiene el mismo número y
tipo de cromosomas que la célula progenitora. Los cromosomas son estructuras localizadas en el núcleo celular y están formadas de cromatina.
nt
a
Este proceso se divide en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
su
ve
Profase. Los filamentos de cromatina se condensan para formar los cromosomas
(se hacen visibles en el microscopio). Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Se forma el huso mitótico entre los centriolos. Las células de las plantas con
flor no presentan centriolos.
bi
da
Metafase. Los cromosomas duplicados (constituidos por un par de cromátidas hermanas) se alinean en el ecuador del huso mitótico para formar la placa ecuatorial.
Pr
o
hi
Anafase. El centrómero de cada cromosoma se divide y las cromátidas hermanas
se separan en dos cromosomas independientes, los cuales se desplazan a los polos
opuestos de la célula (placas polares).
ct
ró
ni
c
o.
Telofase. Se forma la membrana nuclear alrededor de cada juego de cromosomas. Reaparecen los nucléolos y desaparece el huso mitótico. Los cromosomas
se desenrollan para formar filamentos de cromatina. En esta fase de la mitosis se
presenta la citocinesis, en la que el citoplasma se divide dando lugar a dos células
individuales.
el
e
Actividad
rm
at
o
Objetivo
• Distinguir las fases de la mitosis en las células meristemáticas de la cebolla.
Fo
B3
Material
• Microscopio compuesto
• Cubreobjetos
• Portaobjetos
• Agujas de disección
• Navaja de afeitar
• Tijeras
•
•
•
•
•
•
Solución de aceto-orceína
Lápices de colores
Lápiz con goma
Recipiente pequeño
Vaso
Bulbo de cebolla
Método
1. Colocar la cebolla en la parte superior de un vaso que contenga agua, procurando que la parte inferior del bulbo quede sumergida. Esperar de tres a cuatro
días hasta que crezcan pequeñas raíces.
104
ve
2. Cortar las raíces con las tijeras y depositarlas en un recipiente pequeño, que
incluya un poco de la solución de aceto orceína. Esta operación debe efectuarse un día antes de llevar a cabo la práctica, con la finalidad de que el colorante
impregne los tejidos.
3. Poner la raíz en un portaobjetos para efectuar con la navaja un corte transversal
más o menos a dos mm de la punta. Dejar este pequeño fragmento (que posee
el tejido meristemático) en el portaobjetos, protegerlo con el cubreobjetos y
aplicar sobre éste la técnica de squash (usar la goma de un lápiz). Levantar con
cuidado el cubreobjetos y agregar dos o tres gotas de aceto orceína.
4. Observar con el objetivo de inmersión las fases de la mitosis.
5. Hacer un esquema.
nt
a
su
Resultados
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
Dibujar lo observado.
ct
Aumentos
rm
at
o
¿Qué es la mitosis?
¿Cuáles son sus fases?
¿Qué forma tienen los cromosomas observados en la profase?
¿En dónde se encuentran ubicados los cromosomas durante la metafase?
En la anafase, ¿cómo están dispuestos los cromosomas?
¿En qué fase de la mitosis se observan los filamentos de cromatina
condensados?
7. ¿Qué es un cromosoma?
Fo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
el
e
Cuestionario
105
�
Matriz citoplasmática y componentes celulares
bi
da
su
ve
nt
a
En las células eucariontes, la matriz citoplasmática se encuentra entre el núcleo
celular y la membrana plasmática. Básicamente consiste en una emulsión
coloidal de aspecto granuloso, denominada citosol, y en una diversidad de
componentes celulares que desempeñan diferentes funciones. La función de
la matriz citoplasmática es albergar los orgánulos celulares y contribuir al
movimiento de éstos, mientras que en el citosol ocurren muchos procesos
metabólicos. La matriz citoplasmática también se encuentra en las células
procariontes, en donde se depositan varios nutrientes que atravesaron la
membrana celular y llegan de esta forma a constituir los orgánulos celulares.
Como se mencionó anteriormente, en la matriz citoplasmática se localizan
diversos orgánulos con funciones especializadas, entre los que destacan los
cloroplastos, los ribosomas, las mitocondrias, los lisosomas y el citoesqueleto, los cuales son revisados a continuación.
Membrana
Membrana
interna
Pr
o
Estroma
Estroma
interna
ni
c
o.
Grana
Gran
at
o
el
e
ct
ró
Vésicula
Vesícula
tilacoide
tilacoide
rm
Figura 3.11 Estructura
detallada del cloroplasto.
106
• Cloroplastos
Los cloroplastos son orgánulos en los que se lleva a
cabo la fotosíntesis. Los cloroplastos son orgánulos
exclusivos de las algas y las plantas. Su número varía desde sólo uno –en cierto tipo de algas–, hasta
cientos en las células de las plantas superiores. Su
tamaño generalmente es de cinco µ de diámetro,
pudiendo adoptar diversas formas. En las plantas
superiores los cloroplastos, se localizan en las hojas
verdes, donde pueden llegar a constituir hasta 25%
del volumen.
hi
Cloroplasto
Cloroplasto
Fo
B3
Membrana
Membrana
externa
externa
Estructuralmente, los cloroplastos se componen
por los tilacoides, el estroma y dos membranas lisas (una externa y otra interna) separadas por un
espacio intermembranal.
Los tilacoides son sacos membranosos de forma aplanada, orientados de manera paralela en el interior de los cloroplastos. Se apilan formando estructuras
conocidas como granas que se conectan entre sí por prolongaciones llamadas
lamelas estromales. En el interior de los tilacoides, conocido como espacio tilacoide, se almacenan la clorofila y otros pigmentos. La clorofila es la molécula que
absorbe la energía lumínica proveniente del Sol, y es responsable del color verde
de las plantas. La energía lumínica absorbida se utiliza y convierte en energía
química durante la fotosíntesis. Debido a que todos los tilacoides están constituidos por una membrana continua, muchos autores se refieren a éstos como la
membrana tilacoide o la tercera membrana de los cloroplastos.
su
ve
Los leucoplastos y cromoplastos son otro tipo de plastos. Los leucoplastos almacenan almidón, y en ocasiones aceites y proteínas; son numerosos en células
de tubérculos como la papa. Los cromoplastos contienen los pigmentos responsables de los colores naranja y amarillo de flores, frutas y de las hojas en
el otoño.
nt
a
El estroma es una matriz de proteínas gelatinosas que contiene adn, ribosomas, enzimas y otros solutos disueltos. En el estroma, el dióxido de carbono
es fijado a un compuesto orgánico y reducido a carbohidratos simples. El adn
de los cloroplastos (adncp) es de tipo circular, y contiene los genes para sintetizar enzimas implicadas en las funciones de estos orgánulos, los arnr y las
proteínas de sus propios ribosomas. Solamente se ha descubierto un tipo de
alga –Acetabularia– en que el adn de los cloroplastos es lineal.
hi
arnm
Subunidad
pequeña
Subunidad
grande
Región de
síntesis de los
péptidos
Sitio de salida
de los nuevos
péptidos
Figura 3.12 Ribosoma.
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
Los ribosomas (también conocidos como gránulos
de Palade) son los orgánulos más abundantes en
las células. Se componen de dos subunidades, una
grande y una pequeña, formadas por proteínas y por
un tipo de arn llamado arn ribosomal (arnr), cuyas
dimensiones son de entre 100 y 150 ångströms. Las
subunidades ribosomales no se encuentran rodeadas por membranas. La función de los ribosomas
es sintetizar proteínas tomando como plantilla al
arnm sintetizado en el núcleo.
bi
da
• Ribosomas
rm
at
o
el
e
Como ya se mencionó, los ribosomas asociados al retículo endoplásmico rugoso
sintetizan proteínas que se insertan en el interior del retículo para procesarse,
almacenarse o ser exportadas en vesículas al aparato de Golgi. Por el contrario,
los ribosomas que se encuentran libres en el citoplasma sintetizan proteínas
que pasan directamente al citoplasma.
Fo
• Mitocondrias
Las mitocondrias se encuentran entre los orgánulos más grandes y miden por
lo general 0.5 µm de diámetro por 1-2 µm de largo, tamaño similar al de una
bacteria. Estructuralmente las mitocondrias se componen por dos membranas,
una externa y otra interna, además de la matriz mitocondrial. La membrana externa es lisa y permeable a la mayoría de las moléculas pequeñas, en tanto que
la membrana interna tiene pliegues hacia dentro llamados crestas o tabiques
y posee permeabilidad selectiva. El espacio comprendido entre las dos membranas se conoce como espacio intermembranal o intermembrana. Dentro de
la membrana interna se encuentra la matriz mitocondrial, solución densa que
contiene ribosomas, enzimas, coenzimas, gránulos de glucógeno, adn mito107
�
condrial (adnmt) y otros solutos disueltos. El adnmt es circular y no se encuentra asociado con las proteínas histonas; posee la información para sintetizar
las enzimas involucradas en la función de estos orgánulos, así como el arnr y
las proteínas de sus propios ribosomas. Por lo general, existen varias copias de
adnmt en cada mitocondria.
Matriz
Membrana
Membrana mitocondrial
externa
mitocondrial
interna
nt
a
Doble
membrana
mitocondrial
ve
Cresta
su
Matriz
bi
da
Figura 3.13 Estructura de
la mitocondria.
Crestas
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
Dependiendo de las demandas energéticas, la cantidad de mitocondrias en
las células varía desde unas pocas hasta miles. En células con requerimientos
de energía elevados, como las musculares, pueden existir un gran número de
mitocondrias. Las mitocondrias se dividen por fisión binaria, de manera independiente a la división del núcleo celular, y pueden adoptar diferentes formas: de
esfera, ovoide, ramificada y de cilindro. Entre los mamíferos, las mitocondrias
son orgánulos de herencia exclusivamente materna, debido a que durante la
fecundación solamente penetra al óvulo la información genética contenida en
la cabeza del espermatozoide, y no su cuello (sitio donde se alojan las mitocondrias), de manera que el cigoto únicamente posee las mitocondrias que
originalmente tenía el óvulo.
o
La función de las mitocondrias es generar atp mediante la respiración celular. La
respiración celular es un proceso bioquímico que consta de dos etapas: el ciclo de Krebs y el transporte terminal de electrones. En ambas etapas se libera
energía de las moléculas orgánicas en presencia de oxígeno (O2), que se almacena en forma de atp.
at
rm
Fo
B3
• Comparación estructural y funcional de las mitocondrias y los cloroplastos
Los cloroplastos y las mitocondrias poseen algunas estructuras organizadas de
manera similar. Ejemplo de ello son la presencia de dos membranas: una exterior permeable y otra interior con permeabilidad selectiva, que contiene los
ribosomas y el adn circular. La membrana externa de ambos es lisa, separada
de la membrana interna por el espacio intermembranal. La membrana interna de las mitocondrias tiene pliegues hacia el interior y la de los cloroplastos
carece de ellos. Las estructuras análogas entre ambos orgánulos son la matriz
mitocondrial y el estroma.
108
Cloroplasto
Cloroplasto
Membrana
Membrana
interna
interna
Matriz
Matriz
Estroma
Estroma
Grana
Grana
Membrana
Membrana
mitocondrial
mitocondrial
Membrana
Membrana
externa
mitocondrial
externa
mitocondrial
interna
interna
Vésicula
Vésicula
tilacoide
tilacoide
nt
a
Membrana
Membrana
externa
externa
ve
Crestas
Crestas
Figura 3.14 Comparación
entre las mitocondrias y los
cloroplastos.
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
Las principales diferencias estructurales y funcionales radican en que los cloroplastos poseen tilacoides que contienen en el espacio del estroma a la clorofila.
En la membrana tilacoide se encuentran embebidas las proteínas y coenzimas
encargadas del transporte terminal de los electrones y la atp sintetasa (enzima
que sintetiza atp). Por el contrario, las mitocondrias carecen de la membrana
tilacoide y de clorofila. En las mitocondrias, las proteínas y coenzimas encargadas del transporte terminal de los electrones y la atp sintetasa se encuentran en
la membrana mitocondrial. Ambos orgánulos pueden adoptar diferentes formas
y, por lo general, los cloroplastos son de mayor tamaño que las mitocondrias.
ni
c
Identificación de pigmentos vegetales por cromatografía sobre papel
Fo
rm
at
o
el
e
ct
ró
La cromatografía es una técnica de separación de sustancias para determinar
los diferentes componentes de una mezcla en bandas identificables. Este método se basa en las diferentes velocidades con que se mueven cada una de las
sustancias a través de un medio poroso, arrastradas por un disolvente en movimiento. Existen diferentes tipos de cromatografía, uno de los cuales es la cromatografía en papel, técnica que permite separar con facilidad los diferentes
pigmentos fotosintéticos de las hojas: clorofila a, b y carotenoides (carotenos y
xantofilas). Estos pigmentos se pueden identificar con base en los distintos colores que se forman en las bandas: amarillo (caroteno), amarillo pálido (xantofila), verde azul (clorofila a) y verde amarillento (clorofila b). Para la separación y
reconocimiento de los pigmentos vegetales se usan sustancias como el alcohol
etílico, éter de petróleo, bencina, hexano, acetona y alcohol isopropílico.
109
�
Actividad
Objetivo
• Separar e identificar los pigmentos fotosintéticos de la espinaca utilizando
la cromatografía en papel.
ni
c
o.
Método
at
o
el
e
ct
ró
1. Colocar las hojas de espinaca en un mortero, adicionar 20 ml de alcohol y
triturarlas hasta extraer los pigmentos.
2. Filtrar el extracto en un vaso de precipitados.
3. Recortar una tira de papel filtro (debe entrar en el tubo de ensayo sin tocar
las paredes ni el fondo; ver esquema).
4. Poner la tira sobre un papel encerado.
5. Verter con el gotero una gota del extracto sobre la tira de papel filtro
(aproximadamente 1-1.5 cm arriba del extremo inferior del papel).
6. Dejar que seque la gota y de nuevo poner otra gota sobre
Tapón de corcho
la anterior; dejar secar y repetir una vez más el procedimiento.
Gancho (clip)
7. Sujetar el gancho en el corcho y colgar la tira de papel en
el gancho.
8. Colocar el corcho en el tubo de ensayo que contiene bencina, procurando que la gota del pigmento no toque el
Tira de papel filtro
solvente.
9. Observar cómo asciende el solvente sobre la tira y quitar
el corcho cuando el líquido se aproxime al gancho.
Pigmento
10. Sostener el corcho hasta que el papel seque.
11. Observar el cromatograma e identificar las bandas de
Bencina (solvente)
color formadas por los pigmentos.
rm
110
ve
hi
bi
da
su
Mortero
Embudo
Vaso de precipitados
Papel filtro
Papel encerado
Alcohol etílico
Bencina
Tijeras
Hojas de espinaca
Gotero (o pipeta Pasteur, o tubo capilar)
Tapón de corcho o papel aluminio
Gancho metálico o clip
Pr
o
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
nt
a
Material
Fo
B3
Resultados
Pegar en el cuadro el papel con el cromatograma.
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
Cromatograma
rm
at
o
¿De qué color son las bandas formadas en el papel filtro? ¿A qué pigmentos corresponden?
¿Qué sustancia se usa para la extracción de los pigmentos?
¿Qué es un cromatograma?
¿Qué pigmento se observa en el extremo inferior del papel filtro?
Fo
1.
2.
3.
4.
5.
el
e
Cuestionario
Investiga
• Otros tipos de cromatografía.
Sugerencias
• C.A. Welch et al. (1975) mencionan las siguientes mezclas solventes:
– 92 partes de éter de petróleo para ocho partes de acetona.
– 95 a 85 partes de bencina para cinco a 15 partes de acetona o alcohol
isopropílico.
111
�
– 95 a 85 partes de éter de petróleo para cinco a 15 partes de alcohol
etílico o isopropílico.
• Otra forma de realizar el experimento es utilizando un vaso de precipitados
y una varilla de vidrio, en lugar del tubo de ensayo y corcho. Además, se
debe tapar el vaso con papel aluminio o un vidrio de reloj.
• Efectuar de manera paralela el movimiento del solvente utilizando tinta
china de diferentes colores.
• Lisosomas
su
ve
nt
a
Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes originados en el retículo
endoplásmico rugoso, y posteriormente modificados en el aparato de Golgi.
Los lisosomas son sacos que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas, cuya
función es digerir los materiales provenientes del exterior e interior celular. El
pH de los lisosomas es de 4.8, debido a que las enzimas digestivas funcionan
mejor con pH ácido. Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias
y otras sustancias que entran en la célula. Entre éstas destacan las lipasas, que
digieren lípidos; glucosidasas, que digieren carbohidratos; proteasas, que digieren proteínas, y nucleasas, que digieren ácidos nucleicos. Cabe aclarar que
también existen organelos similares a los lisosomas, que se denominan microcuerpos; éstos se clasifican en peroxisomas, citolisosomas o glioxisomas.
o.
ni
c
• Citoesqueleto
Pr
o
hi
bi
da
Los lisosomas contienen enzimas hidrolíticas capaces de
degradar casi todos los compuestos que constituyen la
materia viva.
rm
at
o
el
e
ct
ró
El citoesqueleto es una red dinámica de proteínas que proporciona soporte
interno, contractibilidad, elasticidad y forma a las células; ancla los orgánulos
celulares e interviene en los fenómenos de movimiento y división celular. En
las células eucariontes consta de microfilamentos, filamentos intermedios y
microtúbulos, mientras que en las procariontes está constituido principalmente
por las proteínas estructurales conocidas como FtsZ y MreB. Bajo el microscopio
óptico el citoesqueleto es invisible; es necesario efectuar tinciones especiales para
poder estudiarlo.
Fo
B3
112
Actividad
Investiga y completa la siguiente tabla.
Organelo
Moléculas que lo
constituyen
Dibujo
ve
nt
a
Retículo endoplásmico
liso
bi
da
su
Retículo endoplásmico
rugoso
o.
Pr
o
hi
Aparato de Golgi
el
e
ct
ró
ni
c
Núcleo
Fo
rm
at
o
Cloroplasto
Ribosoma
Mitocondria
113
�
I. Investiga acerca de los organelos o sistemas que definen cada una de las
funciones celulares y escribe sus nombres en la línea que corresponda.
a) Transporte de sustancias al
interior y/o exterior celular
b) Reproducción
c)
Respiración
d) Fotosíntesis
Regulación hormonal
ve
f)
nt
a
e) Excreción
g) Síntesis de proteínas
su
h) Protección
rm
at
o
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
II. Elabora en equipo la maqueta de una célula utilizando materiales reciclados
y muéstrala a tu maestro.
Fo
B3
114
Instrumentos de evaluación
Autoevaluación:
Profesor:
Institución educativa:
Alumno:
Semestre:
Fecha de elaboración:
Grupo:
(
) Bolsa llena de enzima digestiva.
b) Citoplasma
( ) Corpúsculo formado de granas (conjunto de
tilacoides)
( ) Organelo enorme en celulas vegetales que
almacena sustancias.
( ) En él se originó el ATP como producto de la
respiración.
( ) Se conocen dos tipos: liso y rugoso.
ve
a) Membrana
nt
a
I. Relaciona ambas columnas.
su
c) Núcleo
bi
da
d) Mitocondrias
hi
e) Cloroplasto
( ) Forman vesículas que almacenan enzimas,
proteínas, hormonas y azúcares.
( ) Formada de una bicapa de fosfolípidos,
carbohidrato, proteína y colesterol.
( ) Espacio delimitado por la membrana y
cada uno de los organelos y sistemas
membranales (flotan en el).
( ) Posee nucleoplasma y nucléolo.
Pr
o
f) Centrosoma
h) Lisosoma
ró
i) Retículo endoplásmico
ni
c
o.
g) Vacuola
j) Aparato de Golgi
el
e
ct
( ) Exclusivo de las células animales que forman
el huso acromático.
at
o
II. Escribe sobre la línea la palabra(s) que completen cada enunciado:
Fo
rm
1. La célula es la unidad de de todo ser vivo, si tomamos
en cuenta que siempre proviene de una preexistente.
2. La estructura de la membrana celular se explica a partir del modelo
, el cual define de tres a cuatro biomoléculas intercaladas.
3. Un mecanismo activo a través de la membrana, a partir del cual la célula
“bebe”, se conoce como .
4. La mitosis, mecanismo de reproducción asexual posee 4 fases que se
llaman , , y .
5. La respiración celular se presenta en un organelo en forma de bacilo que
se cree era una bacteria que mediante simbiosis se asoció a estas células y
quedó dentro de ella, la .
III.Elabora esquemas en los que señales las partes de una célula vegetal, una
animal y una célula de un hongo.
115
�
Coevaluación: BLOQUE 3
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
I. Elabora un mapa conceptual sobre estructura celular en plantas, animales y hongos.
el
e
ct
II. Intercambia tu mapa con un compañero para revisarlo, considerando los siguientes indicadores:
Cumplimiento
Ejecución
Si
No Ponderación Calif.
1. El mapa muestra la información suficiente.
2.0
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
2.5
3. Los conceptos principales están en recuadros.
1.0
4.
rm
2.
at
o
Indicador
Fo
B3
El mapa utiliza conectores de enlace con
los conceptos.
Observaciones
1.5
5. El mapa presenta la idea clara del tema.
2.0
6. El trabajo está elaborado con limpieza.
1.0
Calificación
10.0
Evaluador:
Tabla de ponderación
1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
Ejecución: multiplicación del cumplimiento por la ponderación
116
Lista de cotejo:
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
Producto a evaluar: Investigación y trabajo en dos cuartillas sobre Turgencia y Plasmolisis
ve
nt
a
Aspectos a evaluar: El trabajo de investigación debe cumplir con los siguientes puntos:
• Presentación
• Introducción
• Desarrollo
• Conclusión
• Bibliografía
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
El trabajo debe entregarse sin faltas de ortografía, buena redacción, en la fecha y hora pactada por el
profesor.
Indicador
Cumplimiento
Ejecución
Si
o
El trabajo incluyó introducción, desarrollo,
conclusión y bibliografía.
El tema fué desarrollado de manera clara,
2.
coherente y precisa.
El trabajo presento esquemas, ilustracio3.
nes o gráficas.
El texto mostró la idea fundamental del
4.
tema.
1.0
rm
at
1.
Observaciones
Fo
3.0
2.0
3.0
5. El trabajo contó con bibliografía extensa.
1.0
Calificación
10.0
Evaluador:
1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
117
bi
da
hi
Pr
o
o.
ni
c
ró
ct
el
e
o
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rm
Fo
BLOQUE
4
su
ve
nt
a
Tiempo asignado: 14 horas
Describes el metabolismo
de los seres vivos
nt
a
ve
Pr
o
hi
bi
da
OBJETOS DE APRENDIZAJE
• Tipos de energía.
• Reacciones endo y exotérmicas.
• Adenosíntrifosfato (ATP):
Estructura y función. Ciclo del
ATP.
• Metabolismo: Enzimas,
Catabolismo y anabolismo.
Procesos anabólicos:
Quimiosíntesis. Fotosíntesis.
Procesos catabólicos:
Respiración celular.
Fermentación.
• Formas de nutrición autótrofa
(quimiosíntesis-fotosíntesis) y
heterótrofa (holozoica, saprófita
y parásita).
su
�
• Describe los procesos
energéticos que se desarrollan en
los seres vivos y que mantienen
la vida.
• Reconoce las formas de nutrición
que realizan los seres vivos para
obtener su energía.
ró
ni
c
o.
DESEMPEÑOS DEL ESTUDIANTE
�
o
el
e
ct
� Competencias a desarrollar
Fo
rm
at
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de
la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana,
asumiendo consideraciones éticas de sus
comportamientos y decisiones.
• De manera general o colaborativa, identifica
problemas, formula preguntas de carácter
científico y plantea las hipótesis necesarias
para responderlas.
• Utiliza las tecnologías de la información y
la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar información para responder a
preguntas de carácter científico, consultando
fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una
investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones.
• Trabajando en equipo, diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer
necesidades o demostrar principios científicos relativos a las ciencias biológicas.
• Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las
acciones humanas de riesgo e impacto ambiental advirtiendo que los fenómenos que se
desarrollan en los ámbitos local, nacional e
internacional ocurren dentro de un contexto
global interdependiente.
• Aplica normas de seguridad en el manejo de
sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana enfrentando las dificultades que se le presentan
siendo consciente de sus valores, fortalezas y
debilidades.
�
METABOLISMO
CELULAR
definido a partir de la
Subdividido en
Catabolismo o
degradación
nt
a
Anabolismo
o síntesis
Energía
ve
INTRODUCCIÓN
hi
bi
da
su
Una de las características de los seres vivos define a los procesos bioquímicos
que ocurren en las células –el metabolismo– el cual se traduce en cada una de
las otras condiciones que distinguen a la vida en nuestro planeta: crecimiento,
reproducción, irritabilidad, adaptación, etc. Entender estos mecanismos en las
células nos permite explicar su importancia en el organismo íntegro, como del
hombre y todos los organismos que lo rodean.
Pr
o
Actividad introductoria
ct
ró
ni
c
o.
En escencia, la vida se define a partir de un orden y una organización en una
parte del universo en donde se define el desorden. El orden está regulado por
el metabolismo, mediante el cual se aporta energía y materias primas para luchar contra el desorden. La degradación de azúcares, grasas y hasta proteínas
libera energía en forma de atp, el cual a su vez es degradado para el movimiento, la reproduccion o la formación de otras biomoléculas.
o
el
e
1. La célula degrada y forma moléculas en rutas cíclicas mediante mecanismos que definen el metabolismo. ¿Qué entiendes por Anabolismo y Catabolismo?
rm
at
2. En todo el universo existe una necesidad de energía, la cual pasa de unos a
otros ininterrumpidamente. ¿Cuántos y cuáles tipos de energía conoces?
3. ¿Todas las células presentan las mismas funciones?
Fo
B4
METABOLISMO CELULAR
El metabolismo, un conjunto de reacciones y procesos bioquímicos que
ocurren en las células, es la característica clave para definir a los seres
vivos. Estas reacciones son la base de la vida a nivel molecular y permiten
las actividades celulares incluyendo el crecimiento, la reproducción, el
120
Describe el metabolismo de los seres vivos
Es un requisito que la actividad celular esté organizada en reacciones metabólicas, durante las cuales un compuesto químico es transformado en otro, y
éste a su vez funciona como sustrato para generar otro compuesto diferente.
De esta forma, se desprende energía que finalmente se almacena en forma
de atp; la liberación principal de energía ocurre durante la glucólisis. Es importante señalar que el metabolismo celular determina las sustancias químicas que pueden ser nutritivas y aquellas que son tóxicas. Por ejemplo, algunas
bacterias emplean el gas de sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este
mismo compuesto resulta ser un veneno para los animales.
ve
¿Qué es la energía?
nt
a
mantenimiento y la respuesta a estímulos, entre otras. Como lo veremos
más adelante, el metabolismo se divide en dos procesos interrelacionados:
catabolismo y anabolismo.
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
El concepto de energía puede ser definido de diversas formas. La mayoría
de éstas se encuentran relacionadas con la idea de una capacidad para
transformar, poner en movimiento o ejecutar una acción. En este libro
adoptaremos la definición de las ciencias físicas, entendiendo energía como la
capacidad para realizar un trabajo ya sea de síntesis, mecánico, de transporte,
eléctrico, bioluminiscente y de producción de calor, los cuales son descritos
más adelante.
Actividad
el
e
ct
ró
ni
c
Investiga acerca de los tipos de energía: química, eléctrica, térmica, nuclear,
mecánica, hidráulica, solar y eólica. Analiza y describe la forma en la que se
aprovechan los diferentes tipos de energía en tu localidad. ¿Consideras que
se aprovecha la energía en su totalidad? ¿Qué formas de energía se deben
emplear para disminuir la contaminación y el calentamiento global? ¿Cómo
puedes actuar localmente para emplear en forma eficiente la energía?
at
o
Energía y seres vivos
Fo
rm
Como sabes, la vida en la Tierra depende del flujo de energía que procede
del Sol, de la cual aproximadamente una tercera parte es devuelta al
espacio en forma de luz, y la gran mayoría de las dos terceras partes
restantes es absorbida por nuestro planeta y convertida en calor. Esta energía
térmica absorbida evapora las aguas de los ríos, los lagos y los océanos
produciendo las nubes, las cuales a su vez originan lluvia y nieve. Únicamente
1% de la energía solar es transformada por los vegetales y otros organismos
fotosintéticos (todos éstos conocidos como organismos autótrofos). Como lo
veremos más adelante, la energía lumínica del Sol es transformada mediante
fotosíntesis en energía química por los organismos autótrofos, de los cuales
nos alimentamos los organismos, heterótrofos. Resulta obvio que este flujo de
energía es indispensable para el sostenimiento de la vida en nuestro planeta, el
cual ocurre mediante dos tipos de reacciones: exotérmicas y endotérmicas,
las cuales son descritas a continuación.
121
�
Actividad
Como sabes, la energía en la naturaleza está presente en cadenas alimenticias,
redes tróficas, pirámides de biomasa y en el ciclo de los elementos químicos y
de contaminantes. Investiga ejemplos de éstos y muestra tus resultados a tus
compañeros. Reacciones exotérmicas y endotérmicas
bi
da
su
ve
nt
a
Las reacciones endotérmicas son aquellas que absorben calor. Si nos referimos
a entalpía, una reacción endotérmica es aquella que tiene un incremento de
entalpía. En cambio, las reacciones exotérmicas se caracterizan por desprender calor, es decir, poseen una variación negativa de entalpía. Como sabes, el
calor es una variable estudiada por la física; retomando a la termodinámica
en lo referente a su Primera Ley o la Ley de la Conservación de la Energía,
podemos afirmar que los organismos vivos tendemos a una baja entropía: al
respirar, liberamos calor, vapor de agua y CO2.
hi
El atp y la energía en las células
ró
ni
c
o.
Pr
o
El atp, conocido también como la moneda energética, es el producto final del
catabolismo de las moléculas orgánicas; estructuralmente posee una base
nitrogenada, adenina, un carbohidrato, ribosa, y tres grupos de fosfato. Al
hidrolizarse el atp en difosfato de adenosina (adp) y en un grupo de fosfato,
libera energía que se emplea de forma inmediata en el metabolismo anabólico
o de síntesis.
Habitualmente, el grupo fosfato que se
AMP + Pi
ADP + Pi
ATP
desprende del atp se transfiere a otras
moléculas, durante un proceso conocido
Hidrólisis
como fosforilación. Esta transferencia se lleva
Pi = fosfato inorgánico
a cabo por la acción de las enzimas quinasas.
La actividad de las quinasas, junto con la de
las fosfatasas (enzimas que remueven los grupos fosfato) están involucradas
en la regulación de diversos procesos biológicos como el crecimiento, la
diferenciación celular, la morfogénesis y la expresión genética.
rm
at
o
el
e
ct
Figura 4.1
Estructura e
hidrólisis del atp.
Fo
B4
La bioenergética es el estudio del flujo de la energía en los seres vivos, entendiendo como energía la capacidad de realizar un trabajo. Los seres vivos obtienen la energía química, principalmente en forma de atp, mediante la oxidación
de carbohidratos, lípidos y proteínas. Los sistemas vivos, en forma general,
emplean la energía obtenida en los procesos necesarios para el mantenimiento, el crecimiento y la reproducción.
La energía obtenida por la hidrólisis del atp se emplea en diversos tipos de
trabajo, que a continuación se describen.
a) De síntesis. Consiste en generar nuevos tipos de moléculas, mediante la
formación de nuevos enlaces entre moléculas preexistentes. Esta actividad
es especialmente predominante en células que están en continuo crecimiento. En células que no están en crecimiento, el trabajo de síntesis es
necesario para el mantenimiento.
122
b) Mecánico. Involucra cambios físicos en la posición u orientación de la célula
o sus componentes y del organismo o de sus partes. Algunos ejemplos son: el
movimiento de los cromosomas durante la división celular; el desplazamiento del cuerpo mediante contracciones musculares; el cambio de posición de
los ribosomas en el arnm durante la síntesis de proteínas, así como el desplazamiento de los espermatozoides mediante la acción de su flagelo durante su
trayecto para alcanzar al óvulo.
ve
d) Eléctrico. Es un tipo especial de trabajo de transporte que implica el movimiento de iones a través de una membrana. Este transporte establece un
potencial eléctrico a través de la membrana, y no sólo un cambio de concentración, como en el trabajo de transporte.
nt
a
c) De transporte. Contempla el empleo de energía para mover moléculas, a
través de una membrana en contra de un gradiente de concentración.
su
e) Bioluminiscente. Es la producción de luz por parte de algunos organismos.
Por ejemplo, en algunos insectos la oxidación que provoca la enzima luciferasa en una molécula conocida como luciferina, les permite la emisión de luz.
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
f) Producción de calor. El calor es una forma de manifestación de la energía
que hace posible mantener una temperatura óptima para que se realicen
las reacciones metabólicas en los organismos endotérmicos.
a) Trabajo de síntesis
c) Trabajo de transporte
at
o
el
e
ct
b) Trabajo mecánico
Fo
rm
Figura 4.2
Categorías del
empleo del atp.
d) Trabajo eléctrico
e) Trabajo de calor
f) Trabajo de bioluminiscencia
Control de la célula en sus reacciones metabólicas
El metabolismo es la suma de las transformaciones químicas que se llevan a
cabo en los sistemas vivos. Dichas reacciones no ocurren de manera azarosa,
sino que constituyen parte de una vía metabólica. Las vías metabólicas son
conjuntos ordenados de reacciones consecutivas que inician a partir de un sustrato en particular, el cual es convertido en un producto. Estas vías deben estar
controladas para que la célula pueda cubrir sus requerimientos energéticos,
responder a estímulos externos y dividirse, entre otras funciones.
123
�
• Enzimas
Las enzimas son proteínas que funcionan como catalizadores. En las vías
metabólicas, cada reacción es catalizada por una enzima; el producto de una
reacción enzimática es empleado como sustrato para la siguiente reacción.
Una vía metabólica –en forma general– puede representarse mediante el siguiente esquema:
A→B→C→D→E→ F→G→H
E 1 E2 E3 E4 E5 E6 E7
ve
nt
a
En este esquema, A es el reactivo inicial y B-H son los productos subsecuentes.
E1 –E7 son las enzimas que catalizan cada paso de la vía metabólica.
su
Actividad
hi
• Anabolismo y catabolismo
bi
da
Investiga acerca de las reacciones químicas que llevan a cabo las siguientes enzimas: oxidoreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas.
el
e
ct
ró
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c
o.
Pr
o
El metabolismo se divide en dos etapas principales: catabolismo y anabolismo.
El catabolismo (o degradación) es la fase en la que se degradan las moléculas
orgánicas, carbohidratos, lípidos y proteínas, y se obtiene energía en forma de
atp o poder reductor: nadh, nadph y fadh2. El anabolismo es la fase de biosíntesis, en la cual a partir de pequeños precursores se construyen moléculas
más grandes y complejas, como los polisacáridos, enzimas, lípidos y ácidos
nucleicos. El anabolismo requiere del suministro de energía en forma de atp y
del poder reductor contenido en las moléculas de nadh, nadph y fadh2.
Actividad
o
Investiga acerca del proceso por medio del cual ocurren la digestión y la excreción en los seres humanos. Con tus propias palabras, explica la interrelación
del catabolismo y el anabolismo en dichos procesos.
at
rm
Fo
B4
Las reacciones biológicas se clasifican de acuerdo con el empleo de la energía
en: reacciones endergónicas y reacciones exergónicas. Las reacciones endergónicas son las que consumen energía y las exergónicas son las que liberan
energía. En los sistemas vivos, dichas reacciones se llevan a cabo de manera
acoplada, es decir, la energía liberada por una reacción exergónica es empleada para realizar una reacción endergónica, como las de biosíntesis. En la
mayoría de las reacciones biológicas la liberación de la energía es aportada
mediante la hidrólisis del atp o “moneda metabólica”.
En los organismos procariontes, la producción de la energía ocurre en el
citoplasma y a través de la membrana citoplasmática. En los organismos
eucariontes, los sitios esenciales de la producción de energía son los cloroplastos y las mitocondrias.
124
NH2
NH2
N C
O
N
HC
CH
-
-
O
O
O
CH2 P O P O
O
O
H HH H
P P o ADP
A
OH OH
Representaciones
Difosfato de
comprimidas
adenosina (ADP)
N C
O
CH
O
O
O
CH2 O P O P O P O
O
O
O
H HH H
P
P P
o ATP
A
OH OH
Representaciones
Trifosfato de
comprimidas
adenosina (ATP)
N
Figura 4.3
Reacción acoplada y ciclo
del atp.
alto
bajo
ve
Contenido energético
Enlace de alta
anergía
N C C
N
nt
a
HC
N C C
N
su
Nutrición celular
bi
da
• Nutrición autótrofa y heterótrofa
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
Considerando la manera en la que satisfacen sus requerimientos energéticos,
los organismos se clasifican en dos grandes grupos: autótrofos y heterótrofos.
Los organismos autótrofos (como las plantas y algas), son capaces de sintetizar moléculas orgánicas mediante el proceso de la fotosíntesis. La fotosíntesis
emplea la energía lumínica proveniente del Sol para sintetizar moléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono atmosférico (una molécula inorgánica)
y el agua. Los organismos autótrofos no requieren moléculas orgánicas que
procedan de fuentes externas.
Fo
rm
at
o
el
e
ct
Los organismos heterótrofos, como el ser humano, animales, hongos y algunos
organismos unicelulares, obtienen su energía mediante la degradación de
moléculas orgánicas producidas por los organismos autótrofos. Los organismos
heterótrofos eucariontes obtienen la energía principalmente mediante la oxidación
de la glucosa. La oxidación de la glucosa contempla dos etapas: la glucólisis y la
respiración celular. A su vez, en los organismos heterótrofos se pueden distinguir
diferentes tipos de nutrición, como:
a) Holozoica. El alimento se obtiene en forma de partículas sólidas orgánicas
(como ocurre en la mayoría de los animales) las cuales se deben ingerir,
digerir y absorber. Además, necesitan incorporar sustancias inorgánicas
como las sales minerales, el oxígeno y el agua.
b) Saprófita. Es típica de las bacterias y hongos, los cuales obtienen los nutrientes de materia orgánica en descomposición, para lo cual vierten sus
enzimas digestivas en ésta y posteriormente absorben los nutrientes parcialmente digeridos.
c) Parásita. Es característica, como su nombre lo indica, de los parásitos que viven dentro o sobre el cuerpo de su hospedero y obtienen su alimento de éste.
125
�
Actividad
I. Investiga acerca del tipo de alimentación de algunos organismos como:
lémur, lombriz de tierra, sanguijuela, solitaria, caracol, araña, mosca, las
bacterias que conforman la flora natural de nuestros intestinos, rémora y
de los hongos productores de penicilina.
nt
a
II. Investiga acerca de otros organismos o rutas metabólicas que no utilicen el carbono como elemento central.
• Quimiosíntesis
ró
ni
c
• Fotosíntesis
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
La quimiosíntesis es un proceso de producción biológica de materia orgánica
a partir de moléculas de un átomo de carbono (como el dióxido de carbono o
metano), mediante oxidación de moléculas inorgánicas –por ejemplo, hidrógeno o ácido sulfhídrico– como fuente de energía. A diferencia de la fotosíntesis,
en este proceso no se requiere de la energía lumínica del Sol. Diversas cadenas
alimenticias en nuestro planeta basan su existencia en la producción de materia orgánica mediante quimiosíntesis. Un ejemplo lo constituyen las cadenas
alimenticias iniciadas por diversas bacterias del fondo de los océanos, las cuales emplean el proceso de quimiosíntesis como forma de producir energía sin
el requerimiento de luz solar. Muchas de estas bacterias representan la fuente
básica de alimentación para el resto de organismos del suelo oceánico.
rm
at
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el
e
ct
De manera general, la fotosíntesis es un proceso en el que se capta la energía
lumínica procedente del Sol y se transforma en atp y compuestos reductores
como el nadph. Con esta energía obtenida se reduce el dióxido de carbono en
carbohidratos simples y se libera oxígeno. La fotosíntesis es un proceso inverso a la respiración celular solamente en los compuestos iniciales y finales, mas
no en las reacciones intermedias.
Fo
B4
La fotosíntesis caracteriza a
tres tipos de plantas, a las que
llamamos C3, C4 o cam dependiendo del ambiente en que
éstas viven.
La fotosíntesis tradicionalmente se ha dividido en dos fases: la fase luminosa y
la fase oscura, aunque algunos autores sugieren que el empleo de estos términos es inadecuado, debido a la confusión que pueden generar. Si bien es cierto
que las reacciones de la fase luminosa únicamente ocurren en presencia de la
luz, las reacciones de la fase obscura se realizan tanto en presencia como en
ausencia de luz. Por esta razón, proponen clasificar las etapas de la fotosíntesis
en: reacciones luminosas y reacciones del Ciclo de Calvin; en este libro adoptaremos este criterio.
Las reacciones luminosas se llevan a cabo en la membrana de los tilacoides en
presencia de luz, y consisten en la captación de energía lumínica por la clorofila.
La energía que es captada por la clorofila se utiliza para romper la molécula de
agua. Los átomos de oxígeno provenientes del agua se unen en pares formando O2 que se libera a la atmósfera, y los de hidrógeno reducen el nadp y nad.
126
De manera similar al transporte terminal de electrones que se lleva a cabo en
la mitocondria, el nadh y nadph que se producen en la fase lumínica de la fotosíntesis generan el gradiente electroquímico necesario para la síntesis de atp
entre la membrana de los tilacoides y el estroma.
ve
• Importancia de los procesos fotosintéticos para los seres vivos y el
medio ambiente
Mediante la fotosíntesis, las
plantas sintetizan carbohidratos y generan oxígeno
que los seres humanos respiramos. Por esta razón, algunos autores consideran que
las reacciones metabólicas
de las plantas son más complejas que las nuestras.
nt
a
La fase oscura de la fotosíntesis se lleva a cabo en el estroma y no requiere de
luz. En esta fase se emplea la energía en forma de atp y nadph, que se obtuvo
en la fase lumínica, para reducir el dióxido de carbono en un carbohidrato simple como la glucosa. Las algas obtienen el CO2 disuelto en el agua y las plantas
de la atmósfera.
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
En la biosfera, los organismos autótrofos y heterótrofos mantienen un ciclo
interdependiente en el que los seres autótrofos emplean el dióxido del carbono atmosférico y el agua para construir sus moléculas orgánicas, liberando
oxígeno a la atmósfera. Los organismos heterótrofos emplean las moléculas
orgánicas provenientes de los autótrofos como fuente de alimento, y durante
su metabolismo desprenden dióxido de carbono que regresa a la atmósfera
y consumen oxígeno que transforman en agua. De esta manera, el carbono,
el oxígeno y el agua se mantienen en un constante ciclo entre los organismos
autótrofos y heterótrofos, teniendo como energía motriz la energía lumínica
procedente del Sol.
ni
c
Respiración
Fo
rm
at
o
el
e
ct
ró
Como se mencionó anteriormente, el atp
es la molécula principal que transporta la
energía en los sistemas vivos. Esta moneda
energética participa en diversos procesos
celulares, desde la fertilización del óvulo
por el espermatozoide, hasta la contracción
muscular o la eliminación de bacterias que
han penetrado nuestro cuerpo. A continuación describiremos las vías metabólicas por
medio de las cuales las células capturan la
energía almacenada en los carbohidratos, es
decir, revisaremos la forma en que ocurre la
oxidación de la glucosa.
Como te puedes imaginar, la oxidación de la glucosa se lleva a cabo en diversas
etapas. La primera etapa se conoce como glucólisis y la segunda es la respiración, que a su vez ocurre en dos fases: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones. Uno de los productos del ciclo de Krebs, conocido como ácido pirúvico, puede seguir una de varias vías. Una de éstas es la vía aerobia (con oxígeno) y
las otras son vías anaerobias (sin oxígeno); entre estas últimas se encuentra la
fermentación. Todas estas vías son revisadas a continuación.
Figura 4.4
Ciclo en la biosfera.
127
�
• Respiración aerobia
ve
6H2O + ATP
C6 H12 O6 + 6O2 ---> 6CO2 +
glucosa oxígeno dióxido de carbono agua energía
su
nt
a
La respiración aerobia ocurre cuando los seres vivos extraen la energía de las
moléculas orgánicas, como la glucosa, por una serie de reacciones metabólicas en las que el carbono es oxidado y el oxígeno procedente del aire se emplea como oxidante. Este tipo de respiración es característico de organismos
eucariontes en general y de ciertos tipos de bacterias. En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico obtenido durante la glucólisis es oxidado, generándose
así energía química en forma de atp, dióxido de carbono y agua. A esta serie
de reacciones se le conoce como respiración aeróbica, cuya reacción química
general es:
bi
da
Para su estudio, la respiración aerobia se ha dividido en las siguientes etapas:
o
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
a) Glucólisis, en la que una molécula de glucosa es oxidada y escindida en dos
moléculas de ácido pirúvico. En esta vía metabólica también se obtienen
dos moléculas atp y se reducen dos moléculas de nad+. Este proceso ocurre
en el citosol celular.
b) Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Este ácido, una vez que
penetra en la matriz mitocondrial, es oxidado por deshidrogenación, con lo
que se transforma en radical acetilo, el cual es captado por la coenzima A y
transportado al ciclo de Krebs.
c) Ciclo de Krebs. Ruta metabólica cíclica que ocurre en la matriz mitocondrial. En este ciclo se realiza la oxidación de los acetilos transportados por
la coenzima A, hasta producir dos moléculas de CO2, liberando energía en
forma utilizable, es decir, poder reductor (nadh, fadh2) y gtp.
d) Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Estas son las últimas etapas
de la respiración aeróbica y tienen dos finalidades: I) reoxidar las coenzimas
que se han reducido en las etapas anteriores (nadh y fadh2), con el objetivo
de que puedan volver a aceptar electrones y protones de nuevos sustratos
oxidables, y II) generar energía utilizable en forma de atp. Tanto la reoxidación de nadh y fadh2, como la generación de atp, ocurren en una serie de
complejos enzimáticos situados en la membrana mitocondrial interna.
at
rm
Fo
B4
La glucólisis es una ruta metabólica anterior a la respiración celular que se lleva
a cabo en el citoplasma. Consiste en una serie de reacciones en las que la molécula de glucosa se divide en dos moléculas de ácido pirúvico, produciendo la
reducción del nad y la síntesis de una pequeña cantidad de atp. Posteriormente, el ácido pirúvico se oxida y se convierte en Acetil Co A que es transportado por la coenzima A a la matriz mitocondrial, para que se genere una
mayor cantidad de atp.
128
mutasa del ácido
fosfoclicérico
Ácido 1,3-fosfoglicérico
nt
a
CH2
H2C OH
Espontánea
COOH
C O
CH2
Anaerobiosis
COOH
OH C H
CH3
Ácido L+(-)láctico
hi
Ácido cetopirúvico
Pr
o
Degradación aeróbica
Figura 4.5 Glucólisis
esquemática.
Glucosa
Glucólisis
Citoplasma
Ácido pirúvico
ró
ni
c
En la matriz mitocondrial, el grupo acetil
unido a la coenzima A se separa y se combina con otro compuesto, generando ácido
cítrico. Posteriormente, el ácido cítrico es
oxidado de manera completa a dióxido de
carbono (CO2) durante el ciclo de Krebs,
produciendo la síntesis de una molécula de
atp y la reducción de nad y fad.
+
NADH+H+ NAD
su
ATP
Ciclo de Krebs
Alcohol etílico
producto final de
la fermentación
ve
H2O
COOH
C O P
CH2
ADP
COOH
C OH
CH2
Cadena de transporte
de electrones
o.
Ácido
enolpirúvico
*CH2 O P
isomerasa de
H C O
C O
las fosfotriosas
H C OH
CH2OH
P1
CH2 O P
Fosfato de
dihidroxiacetona
NAD+ Fosfogliceraldehído
(DHAP)
(PGAL)
bi
da
enciasa
Ácido
fosfoenolpirúvico
deshidrogenasa del
gliceraldehído-3-fosfato
O
CO P
H C OH
ADP CH O P
ATP
NADH+H+
COOH
HCO P
CH2OH
Ácido
2-fosfoglicérico
cinasa del ácido
pirúvico, Mg 2+
Fructosa-1,6-difosfato
Fructosa-6-fosfato
Glucosa-6-fosfato
cinasa del ácido
fosfoglicérico Mg 2+
COOH
H C OH
CH2 O P
Ácido
3-fosfoglicérico
-D-glucosa
Isomerasa de
2+
fosfofructocinasa Mg
las fosfohexosas
CH2 O P
CH
2 O
P
CH
2
O
P
CH2OH
O *CH2 O P
O CH2OH
OH
OH
H
H
H
H
H HO
H HO
OH H
OH H
OH
H
OH
H
OH
OH
HO
HO
ADP
ADP
OH H
OH H
H OH
H OH ATP
ATP
hexocinasa o
glucocinasa Mg 2+
Glucógeno
CH C CoA
Acetíl-CoA
COOH
ct
Membranas
mitocondriales
Coenzima A
O
COOH
el
e
Finalmente, en una serie de coenzimas y
CH
C=O
proteínas llamadas citocromos, embebidas
HO C COOH COOH
en la membrana interna de las mitocondrias,
COOH
HO
CH
CH
CH
HO
se lleva a cabo la cadena de transporte terH C OH
COOH
C COOH
COOH
Ácido Oxalacético Ácido
minal de los electrones, en la que nadh y
CH
NAD
CH
cítrico
fadh2 donan sus electrones. Al mismo tiemNAD+H
COOH
COOH
Ácido
po que los electrones son transportados a loÁcido málico
cis-aconítico
largo de la cadena, se desprenden protones
COOH
HO
(iones H+) de las coenzimas, los cuales son
CH
COOH
bombeados hacia el espacio intermembraH C COOH
NAD
OH
nal. Este bombeo de protones genera un
FADH
H C OH
H +NADH
OH
H +
gradiente electroquímico entre la matriz
COOH
FAD
COOH
ATP NADH
Ácido isocítrico
mitocondrial y el espacio intermembranal,
Ácido fumárico
NAD
que permite a la enzima atp sintetasa sinADP
COOH
COOH
Co
tetizar una gran cantidad de atp cuando los
CH
CH
Matriz
protones regresan a la matriz mitocondrial.
HO
mitocondrial
CH
Co
CH
Al final de la cadena de transporte de elecC=O
COOH
trones, el oxígeno capta los electrones libres
Ácido succínico
COOH
y forma O2-, el cual se une con dos protones
Ácido alfa-cetoglutárico
H+ y genera agua.
o
at
2
2
2
+
rm
Fo
2
2
2
2
+
2
2
+
2
+
+
+
2
2
2
2
2
2
2
Figura 4.6 Ciclo de Krebs
esquemático.
129
�
• Respiración anaerobia
Es un proceso biológico de oxidorreducción de carbohidratos y otros compuestos,
en el cual el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta
al oxígeno, por lo general sulfato o nitrato. Este tipo de respiración ocurre en
algunos grupos de bacterias, en las que interviene una cadena transportadora
de electrones que reoxida las coenzimas reducidas durante la oxidación de los
sustratos. Este proceso es análogo a la respiración aerobia; la diferencia radica
en que el último aceptor de electrones no es el oxígeno.
ve
nt
a
Los posibles aceptores terminales de electrones en la respiración anaerobia
tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que empleando los
mismos sustratos, por ejemplo glucosa o aminoácidos, se genera menos energía en la respiración anaerobia en comparación con la aerobia.
su
• Fermentación
o.
Pr
o
hi
bi
da
La fermentación –como anteriormente lo mencionamos– es un proceso biológico anaeróbico en que no participan las mitocondrias; por lo tanto, no ocurre
la cadena respiratoria. La fermentación es un proceso característico de ciertos
microorganismos, como algunas bacterias y levaduras, aunque también ocurre en la mayoría de las células animales incluyendo las del ser humano. En el
tejido muscular de los animales es frecuente que suceda la fermentación de
tipo láctico cuando el aporte de oxígeno no es suficiente para el metabolismo
aerobio y la contracción muscular.
rm
at
o
el
e
ct
ró
ni
c
Las fermentaciones ocurren de manera natural, cuando interaccionan microorganismos con sustratos orgánicos susceptibles; o de forma artificial, cuando
el ser humano induce las condiciones. Las fermentaciones artificiales generan
diversos productos industriales como la conversión de la cebada en cerveza
y de carbohidratos en dióxido de carbono para preparar pan. La fermentación de los alimentos a su vez sirve para preservar alimentos en ácido láctico,
etanol y ácido acético; proveer de diversos aromas, sabores y texturas a los
alimentos y enriquecerlos con proteínas, aminoácidos y vitaminas.
Fo
B4
130
Actividad
Investiga acerca del tipo de fermentación por medio del cual se produjeron
algunos de los alimentos que tú consumes diariamente.
Contesta lo que se te pide:
1. Anota las diferencias que existen entre la energía solar, la nuclear, la química
y la eléctrica?
nt
a
Diferencias
bi
da
su
ve
Energía
Solar
Nuclear
Química
Electrica
Pr
o
hi
2. Son los únicos organismos vivos que como productores captan la energía
solar y la transforman en energía química, debido a que poseen unos
organelos que están formados de clorofila.
ró
ni
c
o.
3. ¿A quién nos referimos y por qué en ellos se centra la fotosíntesis?
o
el
e
ct
4. ¿Cuántos tipos de reacciones existen en la fotosíntesis y a qué se refieren
los términos C3, C4 y CAM?
Fo
rm
at
5. Son los catalizadores de la célula, gracias a los cuales se definen todas las
funciones: Se clasifican según el sustrato sobre el que actúan (6 tipos), su
origen, su composición química y tipo de reacción. Menciona diez ejemplos
y define tres reacciones catalizadoras. 4. El hombre posee mecanismos de nutrición y respiración, característicos
¿Cuáles son? 131
�
Instrumentos de evaluación
Autoevaluación:
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
I. Escribe sobre las línea la(s) palabra(s) que completen cada uno de los enunciados:
bi
da
su
ve
nt
a
1. Los artificiales generan productos industriales como la cerveza y el pan.
2. El es una ruta metabólica que ocurre en la matriz mitocondrial.
3. Los organismos o productores en la Naturaleza mantienen ciclos
aislados de los heterótrofos ya que se complementan.
4. La capta la energía lumínica y la transforma en ATP y NADPH. Es
inverso a la respiración celular.
5. Los requieren de un hospedero para sobrevivir, quien les provee de casa,
alimento y otros elementos que les son indispensables para sobrevivir.
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
( ) Energía característica de los seres vivos (moneda energética).
( ) Que generan calor.
( ) Origen o síntesis de compuesto orgánico.
( ) Mecanismo inverso a la fotosíntesis.
( ) Síntesis de compuesto orgánico a partir de la energía solar.
( ) Anabolismo más catabolismo
( ) Proteínas catalíticas.
( ) Degradación de las moléculas orgánicas.
( ) Potencia activa de un organismo.
( ) Se clasifica como autótrofo o heterótrofo.
el
e
a) Metabolismo
b) Anabolismo
c) Catabolismo
d) Fotosíntesis
e) Respiración
f) Nutrición
g) Energía
h) atp
i) Enzima
j) Reacciones exotérmicas
hi
II. Relaciona las columnas con el fin de definir los conceptos básicos de este bloque:
at
o
III.Define los tipos de nutrición. Además de ilustrarlos con un recorte, foto o dibujo, menciona un ejemplo
de cada uno.
rm
Formas de nutrición de los seres vivos
Fo
B4
Quimiosintéticos
Autótrofos
Fotosintéticos
132
Imagen
Formas de nutrición de los seres vivos
Imagen
ve
Saprófitos
bi
da
su
Heterótrofos
nt
a
Holozoicos
o.
Pr
o
hi
Parásitos
ni
c
IV. Menciona las seis actividades en que se emplea el atp; recuerda que define un trabajo:
ró
ct
el
e
o
Fo
rm
at
133
�
Guía de observación:
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
Desempeño a evaluar: Exposición en equipos del tema plantas C3, C4 y CAM.
Indicador
at
o
1. Muestra dominio del tema.
Exponen con orden y claridad los conteni2.
dos del tema.
3. Utilizan material didáctico de apoyo.
Propician la participación de sus compa4.
ñeros.
5. Realizan sesión de preguntas y respuestas.
Contestan correctamente las preguntas
6.
de sus compañeros y profesor.
Calificación
Cumplimiento
Ejecución
Si
2.0
Observaciones
rm
2.0
2.0
Fo
B4
2.0
1.0
1.0
10.0
Evaluador:
1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
134
Lista de cotejo:
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
el
e
Indicador
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
Producto a evaluar: Ensayo sobre los tipos de respiración y las diferencias que existen entre ambas.
El ensayo presentó introducción, desarrollo y conclusión.
Observaciones
o
2.0
at
1.
Cumplimiento
Ejecución
Si
2.0
rm
2. La redacción fué clara y coherente.
El ensayo mostró lo más importante del
tema.
2.0
4.
El tema fué desarrollado de manera clara,
coherente y precisa.
2.0
5. El ensayo mostró la bibliografía consultada.
2.0
Fo
3.
Calificación
10.0
Evaluador:
1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
135
�
Coevaluación: BLOQUE 4
Profesor:
Alumno:
Semestre:
Grupo:
ró
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
I. Elabora un mapa conceptual del concepto de energía.
el
e
ct
II. Intercambia tu mapa con un compañero para revisarlo, considerando los siguientes indicadores:
1. El mapa muestra la información suficiente.
2.0
El contenido es claro y se encuentra ordenado correctamente.
2.5
3. Los conceptos principales están en recuadros.
1.0
2.
4.
rm
o
Cumplimiento
Ejecución
Si
at
Indicador
Fo
B4
El mapa utiliza conectores de enlace con
los conceptos.
Observaciones
1.5
5. El mapa presenta la idea clara del tema.
2.0
6. El trabajo está elaborado con limpieza.
1.0
Calificación
10.0
Evaluador:
1 = Sí cumplió
0 = No cumplió
136
Rúbrica:
Profesor:
Alumno:
Grupo:
Semestre:
Producto a evaluar: Investigación sobre el efecto de la contaminación y la prevención de enfermedades
respiratorias.
Aspectos a evaluar: El trabajo de investigación debe cumplir con los siguientes puntos:
su
ve
nt
a
• Presentación
• Introducción
• Desarrollo
• Conclusión
• Bibliografía
El trabajo debe entregarse sin faltas de ortografía, buena redacción y con una extensión no menor de
cinco cuartillas aproximadamente, en la fecha y horas pactadas por el profesor.
BUENO
2 puntos
REGULAR
1 puntos
hi
EXCELENTE
3 puntos
Pr
o
Aspectos a
evaluar
bi
da
instrucciones para el docente: El trabajo se evaluará porcentualmente con la rúbrica que se detalla a
continuación:
Fecha de
entrega
Entrega el trabajo el
día y hora acordados.
Entrega el día, pero
no a la hora acordada.
Contenido
Muestra la información de manera clara,
utilizando medios
escritos y gráficos.
Muestra la inforMuestra la informamación de manera
ción de forma parcial.
confusa.
Cuerpo/
estructura
integración
El trabajo contiene
todos los niveles
solicitados.
El trabajo contiene
la mayoría de los elementos solicitados.
Originalidad
El trabajo presenta
originalidad e incluye
ejemplos y opiniones
personales.
Entrega el trabajo sin
faltas de ortografía y
organizado.
o.
El trabajo contiene
algunos de los elementos solicitados.
Entrega dos días
después o más del
tiempo indicado.
El trabajo contiene
sólo uno de los elementos solicitados.
El trabajo presenta
El trabajo presenta
en su mayoría infororiginalidad, con
mación pero pocos
pocos ejemplos y opiejemplos y opiniones
niones personales.
personales.
El trabajo presenta
información copiada
o bajada de Internet
en su totalidad; no
presenta ejemplos ni
opiniones personales.
Entrega el trabajo
con pocas faltas de
ortografía y organizado
Entrega el trabajo
con demasiadas
faltas de ortografía y
nula organización
Entrega el trabajo
con algunas faltas de
ortografía y mínima
organización.
Observaciones generales
Puntuación
Muestra la informacion incompleta y sin
claridad.
ni
c
ró
ct
el
e
o
at
rm
Fo
Redacción,
ortigrafía y
orden
Entrega un día despues.
DEFICIENTE
0 punto
Porcentaje de competencia logrado
Juicio de competencia
[
Nombre y firma del docente (evaluador)
] Competente
firma del(la) alumno(a)
[ ] Todavía no competente
Lugar y fecha de aplicación
137
su
ve
nt
a
Tiempo asignado: 12 horas
bi
da
hi
Pr
o
o.
ni
c
ró
ct
el
e
o
at
rm
Valoras la biodiversidad
e identificas estrategias
para preservarla
Fo
BLOQUE
5
nt
a
ve
Pr
o
hi
bi
da
OBJETOS DE APRENDIZAJE
• Virus: Composición química.
Forma de replicación. Criterios
para clasificarlos. Ejemplos de
enfermedades que ocasionan.
• Clasificación de los seres vivos:
Linneo, Wittaker y Woese.
• Dominio archaea: Características
generales.
• Dominio eubacteria: Estructura.
Reproducción. Respiración.
Nutrición. Formas: cocos,
bacilos, entre otros.
• Dominio Eukaria: Tipo celular.
Forma de nutrición. Niveles de
organización (unicelulares o
pluricelulares). Medio en que
viven. Clasificación.
su
�
• Reconoce la biodiversidad
a partir de su clasificación y
características distintivas de los
organismos.
• Valora la importancia social,
económica y biológica de
la biodiversidad e identifica
acciones que lo lleven a preservar
las especies de su entorno.
ró
ni
c
o.
DESEMPEÑOS DEL ESTUDIANTE
�
o
el
e
ct
� Competencias a desarrollar
Fo
rm
at
• Elige las fuentes de información más
relevantes para establecer la interrelación
entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el
ambiente en contextos históricos y sociales
específicos.
• Fundamenta opiniones sobre los impactos de
la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana,
asumiendo consideraciones éticas de sus
comportamientos y decisiones.
• De manera general o colaborativa, identifica
problemas, formula preguntas de carácter
científico y plantea las hipótesis necesarias
para responderlas.
• Utiliza las tecnologías de la información y
la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar información para responder a
preguntas de carácter científico, consultando
fuentes relevantes y/o realizando
experimentos pertinentes.
• Contrasta los resultados obtenidos en una
investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones.
• Trabajando en equipo, diseña modelos o
prototipos para resolver problemas.
• Analiza las leyes generales que rigen el
funcionamiento del medio físico y valora
las acciones humanas de riesgo e impacto
ambiental advirtiendo que los fenómenos
que se desarrollan en los ámbitos local,
nacional e internacional ocurren dentro de un
contexto global interdependiente.
�
BIODIVERSIDAD
mediante el
análisis de
definido a
partir de nivel
explicada como
la presencia de
Criterios de
clasificación
Organismo
Niveles de
organización
Ecosistema
molecular
citológico
molecular
Dominio
Imperio
Fungi
Plantae
Animalia
Archaea
Eucarya
Prokaryota
Eukaryota
hi
INTRODUCCIÓN
Bacteria
bi
da
Protozoa
Monera
su
ve
Reino
nt
a
Biomoléculas
para definir
o
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
A partir de toda la información que proporcionó el siglo xx a la biología, es claro que se necesita reconstruir el árbol de la vida; y tenemos que comprender
que la biodiversidad de nuestro planeta debe agruparse no sólo considerando la anatomía externa (como hizo Linneo), o el tipo de célula (como procedió
Whitaker), sino los avances en la biología molecular para entender que de dos
reinos considerados con anterioridad (Vegetal y Animal), actualmente debemos reconocer seis reinos incluidos en los dominios que propuso C. Woese o en
los dos imperios propuestos por T. Cavalier-Smith. A lo largo de la historia, la
taxonomía ha intentado ordenar a los seres vivos, primero en clasificaciones
artificiales y ahora en naturales, a partir de cladogramas basados en información molecular. Se han establecido tres dominios, porque se encontraron
diferencias en muchas características estructurales, bioquímicas y fisiológicas
clave que han eliminado al reino Monera. Criterios como forma, motilidad,
modelo nutricional y tinción de Gram no permiten entender por sí sola la evolución de las bacterias; es necesario, por ejemplo, comparar ácidos nucleicos
como el arn ribosómico, en virtud de que la diversidad genética Procarionte
es inmensa y tal vez se demuestre que poseen mosaicos de genes importados
de otras especies. Además, debemos recordar que los Archaea, siendo los seres vivos más antiguos, están más cercanos a los Eukarya que a las bacterias
propiamente dichas.
at
rm
En el presente texto, la
clasificación de los organismos se construyó con
base a la propuesta de Carl
Woese, correspondiente a
tres Dominios: Bactería,
Archaea y Eukaria.
Fo
B5
Es claro que debemos pasar de los organismos unicelulares (microcosmos) a los
pluricelulares, e intentar entender cómo los segundos se originaron de los primeros, mediante la necesidad de agruparse para realizar un trabajo en común,
formando tejidos o transformándose en individuos, poblaciones o ecosistemas.
De dos millones de especies conocidas, podrá obtenerse el censo de cerca de 1
millon que se presume forman la biosfera en la actualidad.
140
Conoce la biodiversidad y propone cómo preservarla
Actividad introductoria
1. La biodiversidad o biota en nuestro planeta está definida a partir de:
bi
da
su
3. ¿Qué es un virus y cuál es la importancia que guardan en la vida diaria?
nt
a
La biodiversidad o
diversidad biológica.
Es la variedad de la vida.
Incluye varios niveles de
la organización biológica.
Diversidad de especies de
plantas y animales que viven en un sitio, variabilidad
genética; Ecosistemas de
los cuales forman parte
estas especies y a los paisajes o regiones en donde
se ubican los ecosistemas.
Procesos ecológicos y evolutivos que se dan a nivel
de genes, especies, ecosistemas y paisajes.
ve
2. ¿Cómo defines a un reino y cómo a un dominio? ¿Qué autores los definieron?
ni
c
o.
Pr
o
hi
4. ¿Mediante qué criterio la ciencia identifica a una bacteria, a un hongo, a un
protozoario, a una planta y a un animal?
rm
at
o
el
e
ct
ró
5. ¿Consideras que el censo biótico está terminado?
Fo
VIRUS
Definición y características
Los virus son agentes infecciosos que causan diversas enfermedades en plantas y animales. No son considerados como seres vivos; algunos autores los definen como complejos moleculares. El término virus fue acuñado por Martinus
Beijerinck en 1897 y significa “veneno”.
Edward O. Wilson es considerado el padre del término
biodiversidad. Es uno de los
pensadores más influyentes
de nuestro tiempo, biólogo
excepcional y un sobresaliente experto en historia
natural. Recibió el Premio
Fundación bbva Fronteras
del Conocimiento en la categoría de Ecología y Biología de la Conservación.
141
�
Los virus son parásitos intracelulares obligados. Miden generalmente de 20 a
300 nm de diámetro, se observan con el microscopio electrónico, son cristalizables, carecen de metabolismo, no están constituidos por células ni organelos y poseen un solo tipo de ácido nucleico (adn o arn).
nt
a
Los virus están formados por una cápside (o cápsula), envoltura proteica que
encierra el ácido nucleico. La cápside está constituida por unidades llamadas
capsómeros, que se localizan en la superficie de la partícula viral. Es de forma
helicoidal, icosaédrica (poliédrica o casi esférica) o mixta; en esta última existen estructuras de simetría helicoidal e icosaédrica que dan como resultado
virus más complejos, como los bacteriófagos de la serie T y los poxvirus. Al
conjunto de la cápside y el ácido nucleico se le llama nucleocápside.
bi
da
su
ve
Algunos virus tienen además una envoltura externa constituida por proteínas,
lípidos y carbohidratos. Los virus se reproducen (replican) solamente en
células vivas, ya sea en el citoplasma o en el núcleo. En la replicación, los
componentes de la partícula viral se sintetizan dentro de la célula afectada y
posteriormente se ensamblan para formar nuevos virus.
Pr
o
hi
Actividad
ct
ró
ni
c
o.
a) En un cuadro sinóptico marca cinco características de los virus.
rm
at
o
el
e
b) ¿Por qué razón se dice que un virus está entre lo vivo y lo no vivo? Al invadir
una célula o una bacteria se transforma esta última en una fábrica de hacer
virus. ¿Qué entiendes por esto? Con un esquema explica el ciclo de un bacteriófago (transducción). ver anexo 1.
Fo
B5
142
nt
a
http://www.pnuma.org/
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
El Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente
tiene como misión dirigir y
alentar la participación en el
cuidado del medio ambiente inspirando, informando
y dando a las naciones y a
los pueblos los medios para
mejorar la calidad de vida sin
poner en riesgo a las futuras
generaciones. Se enfoca a
seis áreas prioritarias cambio
climático, desastres y conflictos, manejo de ecosistemas,
gobernanza ambiental, sustancias dañinas, eficiencia de
recursos, además de áreas temáticas como son: biodiversidad, educación ambiental,
iniciativa de pobreza y medio
ambiente y ozono.
rm
at
o
el
e
ct
ró
ni
c
o.
arn
Fo
Los virus infectan células animales, células vegetales y bacterias (bacteriófagos o fagos). Los bacteriófagos pueden ser líticos o templados. Los virus líticos
destruyen (lisan) a la bacteria huésped. Los virus templados incorporan su adn
en el adn bacteriano –denominándose profagos– y a las bacterias se les llama
lisogénicas. (Ver esquemas de transducción y lisogenia en anexo 1).
Replicación de un bacteriófago
Cuando un bacteriófago lítico infecta una bacteria, utiliza la maquinaria metabólica de la célula huésped para duplicar su ácido nucleico. Finalmente, destruye la célula bacteriana, liberándose nuevos virus que posteriormente infectan a otras bacterias. La replicación viral consta de varios pasos, los cuales se
detallan en la siguiente figura:
143
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
nt
a
�
ct
ró
Figura 5.1 Replicación
de un bacteriófago (Fuente:
Solomon et al., 1998).
rm
at
o
el
e
En otros virus, la penetración de la partícula viral a la célula se efectúa por fagocitosis (viropexis), por medio de la cual el virus es envuelto por la membrana
plasmática celular, quedando englobado en una vesícula dentro del citoplasma celular. Este es el mecanismo más común de entrada de los virus.
Fo
B5
Los virus se caracterizan por ser metabólicamente inertes cuando se encuentran fuera de la célula, mientras que en el interior de la misma presentan actividad reproductora. Por esta condición, se les ubica en la frontera entre lo vivo
y lo inerte.
Actualmente se conocen otros agentes infecciosos más simples que los virus:
los viroides y los priones. Los viroides son filamentos de arn sin la capa proteica; infectan plantas como el aguacate, la papa, el pepino, etcétera.
Los priones están formados por proteína y ocasionan enfermedades neurodegenerativas, como son kuru, scrapie y la enfermedad de las vacas locas.
La enfermedad kuru se encontró en una tribu de Nueva Guinea, cuyos miembros la adquirieron debido a la práctica del canibalismo (comían cerebros). El
scrapie es una enfermedad que afecta a las ovejas y a las cabras. Causa en los
animales cambios en el comportamiento, temblores, pasos cortos y rápidos,
crujido de dientes, rascarse y frotarse contra objetos; la muerte es inevitable.
144
Existen varias hipótesis acerca del origen de los virus. Una de éstas considera
que son fragmentos de ácido nucleico que escaparon de organismos celulares.
De acuerdo con esta propuesta, el origen de algunos virus se da en ciertos casos a partir de células animales; en otros, de células vegetales y, en otros más,
a partir de células bacterianas.
bi
da
su
ve
En la clasificación de los virus se toma en cuenta: tipo de ácido nucleico (arn
o adn), tamaño de la partícula viral, morfología, simetría de la cápside (virus
icosaédricos, virus helicoidales y virus de simetría mixta), número de capsómeros, enzimas específicas (arn y adn polimerasas), presencia o ausencia de una
membrana viral que cubre a la nucleocápside (virus envueltos y virus desnudos), tipo de huésped que parasitan (virus animales, vegetales y bacterianos),
base química del genoma y, por último, mecanismo de producción de arn mensajero (clasificación de Baltimore). En el anexo 2 se indica la clasificación de los
principales grupos de virus, de acuerdo con el ácido nucleico que presentan,
mencionándose también otras características de importancia.
nt
a
Criterios de clasificación
hi
Importancia de los virus
ct
ró
ni
c
o.
Pr
o
Los virus son muy importantes debido a las numerosas enfermedades que causan al hombre, plantas y animales. Algunas de las enfermedades que provocan en el hombre son: viruela, influenza, parotiditis, sarampión, rabia, herpes,
poliomielitis, verrugas, fiebre amarilla, gripe aviar, resfriado común, varicela,
paperas, viruela, hepatitis, dengue, etc. Es importante mencionar que actualmente existen enfermedades virales que causan estragos en la humanidad,
como es el caso del sida, Ébola y el sars.
Fo
rm
at
o
el
e
En las plantas, los virus provocan mosaicos, enanismo, deformaciones en los
tallos, hojas y flores, etc. Los mosaicos son manchas de color verde y amarillo
debidas a la reducción en la síntesis de la clorofila; ejemplos de mosaicos son los
del tabaco, de la papa, del jitomate, del frijol, de la lechuga, etc. Otras enfermedades virales son el enrollamiento de las hojas de la papa y el achaparramiento
del maíz. La transmisión de las enfermedades virales se efectúa por medio de los
insectos (pulgones), contacto de plantas sanas con enfermas, etcétera.
Entre las enfermedades virales de importancia en los animales, se pueden citar la rabia y el Newcastle.
Actividad
I. Investiga los integrantes de tu familia ¿cuáles han sido las enfermedades
virales que han padecido?
145
�
II. La gripe, una de tantas enfermedades virales comunes, se presenta con
mayor regularidad en ciertas condiciones ambientales, anímicas o cuando
convivimos con grupos de personas muy numerosos, ¿A qué nos referimos?
su
ve
nt
a
III.Investiga acerca de la enfermedad producida por el virus de la inmunodeficiencia
humana: vías de contagio, células sobre las cuales actúa, síntomas y
complicaciones, ¿sabes si ya es curable? Pr
o
hi
bi
da
IV.¿Qué otras enfermedades virales han ocasionado pandemias en nuestra
época? ¿En que países se han estudiado y por qué? rm
at
o
el
e
ct
ró
ni
c
o.
V. Dibuja un fago y un virus que afecte al ser humano.
Fo
B5
VI.Define:
Transducción: Replicación:
Lisogenia viral:
146
Pr
o
hi
bi
da
su
ve
La taxonomía es la ciencia que se encarga de la clasificación de los organismos, ordenándolos en niveles o categorías, con base no sólo en sus similitudes
y diferencias, sino también de acuerdo con sus relaciones evolutivas o filogenéticas. Un árbol filogenético muestra las relaciones de evolución entre varias
especies que se piensa tuvieron un ancestro común. En épocas anteriores, la
ausencia o presencia de núcleo verdadero en las células de los organismos, era
una característica que clasificaba a los seres en dos grandes grupos: procariontes (bacterias y cianofitas o algas verdeazules) y eucariontes. Actualmente,
para clasificar a los organismos se toman en cuenta la anatomía, las etapas de
desarrollo y aspectos bioquímicos; en estos últimos, se estudian secuencias de nucleótidos en el adn y arn, así como secuencias de los aminoácidos
para determinar sus relaciones evolutivas.
nt
a
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES
VIVOS (BIOSISTEMÁTICA)
at
o
el
e
ct
ró
Un grupo de especies similares forma un género.
Un conjunto de géneros similares forma una familia. Un grupo de familias similares forma un orden.
Un grupo de órdenes similares forma una clase.
Un grupo de clases similares forma una división (o phylum).
Un grupo de phyla o divisiones forma un reino.
Un grupo de reinos forma un dominio.
rm
•
•
•
•
•
•
•
ni
c
o.
Existen tres métodos taxonómicos para clasificar a los organismos: la fenética
o taxonomía numérica, la cladística y la taxonomía evolutiva clásica (ver anexo
3). Con ellos se definen las categorías superiores al nivel de especie, las cuales
se muestran a continuación:
Fo
Categorías taxonómicas
América Latina y el Caribe es
una región rica en diversidad
de ambientes, ecosistemas,
especies y culturas e incluye
siete de los países megadiversos. La región se divide en
cuatro subregiones: Mesoamérica, el Caribe, la Región
Andina y el Cono Sur, y cada
uno posee un conjunto único de características, prioridades y retos ambientales.
México es considerado un
país “megadiverso”, ya que
forma parte del selecto grupo
de naciones poseedoras de la
mayor cantidad y diversidad
de animales y plantas, casi el
70% de la diversidad mundial
de especies. En las clasificaciones modernas, el dominio y el imperio corresponden al nivel
o categoría taxonómica superior de la clasificación biológica. El reino ocupa el
segundo nivel. Las siguientes categorías corresponden al phylum o división,
clase, orden, familia, género y especie (unidad básica de la clasificación).
La especie es el conjunto de individuos que tienen características morfológicas semejantes, que se aparean entre sí y dan origen a individuos fértiles.
147
�
Las categorías taxonómicas se refieren a los niveles en que se ubican los organismos siguiendo un orden jerárquico, es decir, de lo general a lo particular o
de lo más complejo a lo más sencillo, tal como se muestra a continuación:
Dominio
Reino
División o phylum
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
nt
a
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
El 22 de mayo es el Día Internacional de la Diversidad
Biológica, fue proclamado
por la ONU con la finalidad de
promover un mayor entendimiento y conocimiento de las
cuestiones de la diversidad
biológica.
ve
(Ver ejemplos en el anexo 4).
su
Linneo
ni
c
o.
Pr
o
hi
bi
da
Carlos Linneo (Carl Nilsson Linæus, 1707-1778) implantó en 1758 la nomenclatura binomial o binominal, en la que cada especie es designada con dos nombres que constituyen el nombre científico. El nombre científico está conformado por dos palabras (binomio) en latín que representan el género y la especie.
El género se escribe con una letra mayúscula inicial, en tanto que la especie o
epíteto específico se escribe con letra minúscula. Además, ambos nombres se
deben escribir con letra cursiva. El latín se utiliza debido a que este idioma es
una lengua muerta y, por lo tanto, no sufre modificaciones. Ejemplo:
o
El primer nombre que se le asigna a una especie es el aceptado. Si posteriormente esta misma especie es publicada con otro nombre, a éste se le llama
sinónimo. El nombre de la persona que describe una especie por primera vez
y además propone el nombre científico se escribe después de dicho nombre
para evitar confusiones con los sinónimos. Ejemplo:
rm
at
El cuidado del ambiente requiere la participación de
ciudadanos organizados y
conscientes de temas como
el calentamiento global, la
disposición de agua, la deforestación, los patrones de
producción y consumo, así
como los principios y valores que sustentan a esta sociedad. Por el impacto que
ocasionan en el ambiente las
actividades cotidianas que
realizamos, como son transportarnos, asearnos, viajar,
cocinar o comprar productos,
es importante reflexionar
acerca de nuestros hábitos
de consumo y con la actitud
que debemos tener respecto
al cuidado y protección del
ambiente.
Entamoeba histolityca (amiba)
Entamoeba es el género
histolityca es la especie
el
e
ct
ró
Ulva lactuca (lechuga de mar) Felis catus (gato)
Ulva es el género
Felis es el género
lactuca es la especie
catus es la especie
Fo
B5
Acciones para cuidar el medio
ambiente SEMARNAT.
148
Ulva lactuca Linnaeus (autor que propuso el nombre)
Para la identificación de un organismo se utilizan las claves taxonómicas, las
cuales proporcionan una serie de posibles elecciones de características. Se
construyen usando rasgos constantes y, al hacer una elección, un número de
taxas se elimina. Las claves generalmente son dicotómicas y en ellas existen
dos alternativas (una es aceptada y la otra rechazada), lo que conduce finalmente a la identificación de un organismo. Las claves taxonómicas se encuentran en
libros y revistas científicas especializadas, en los cuales se incluyen esquemas y
fotografías que ayudan en la determinación del espécimen (Ver un ejemplo de
clave taxonómica para algas verdes en el anexo 5).
Woese
ve
En la tabla siguiente se definen las propuestas de Woese:
Carl Woese. (15 de Julio
de 1928, Estadounidense).
Creador de la nueva
Taxonomía Molecular
nt
a
El árbol de la vida propuesto por Woese está constituido por tres dominios:
Archaea, Bacteria y Eucarya. Para Woese, Archaea y Bacteria son dominios distintos que incluyen organismos procariontes. Archaea se divide en dos nuevos
reinos: Crenarchaeota y Euryarchaeota. En el dominio Eucarya se ubican los
organismos eucariontes (con núcleo verdadero). Woese examinó las similitudes y diferencias entre las secuencias de arnr 16S y 18S (rna ribosomal de la
unidad pequeña) de los organismos como una medida de distancia evolutiva
entre diferentes grupos taxonómicos y determinó que molecularmente son
diferentes unos de otros, independientemente de que sus células sean procariontes o eucariontes (ver anexo 6).
su
bi
da
Bacteria
Células procariontes. Los fosfolípidos de la membrana están formados por ácidos grasos
lineales unidos al glicerol por uniones de tipo éster. El arn ribosómico de la subunidad pequeña de los ribosomas (16S-rarn) posee un bucle entre las posiciones 500-545.
hi
Los ribosomas, compuestos de dos subunidades, tienen un valor de sedimentación de 70S;
son similares a los eucariontes pero más pequeños.
El arn ribosómico de la subunidad pequeña de los ribosomas (16S-rarn) tiene una estructura única entre las posiciones 180-197 o 405-498. Los ribosomas, compuestos de dos
subunidades, tienen un valor de sedimentación de 70S. Su forma es variable, diferente de
la de los ribosomas de bacterias o eucariontes.
ró
ni
c
o.
Archaea
Pr
o
Células procariontes. Los fosfolípidos de la membrana están formados por hidrocarburos
largos y ramificados unidos al glicerol por uniones de tipo éter.
ct
el
e
Eukarya
Células eucariontes. Los fosfolípidos de la membrana están formados por ácidos grasos
lineales unidos al glicerol por uniones de tipo éster. El arn ribosómico de la subunidad pequeña de los ribosomas (18rarn) difiere de los procariontes entre las posiciones 585-656.
Fo
rm
at
o
Los ribosomas, compuestos de dos subunidades, tienen un valor de sedimentación de
80S.
Tabla 5.1 Características
correspondientes a los tres
dominios. (Fuente: Curtis et
al., 2008).
Las investigaciones recientes apuntan:
que la diversidad de la vida surgió a partir de un microorganismo llamado luca
(último ancestro común universal), el
cual apareció hace 3500 millones de
años y que define el árbol de manera
simplificada, como se muestra a continuación:
149
�
A lo largo de la historia de la taxonomía se han formulado diferentes propuestas con el fin de poder clasificar a los organismos:
Linneo
Haeckel
Copeland
Whittaker
Margulis
Woese
Cavalier-Smith
1735
1866
1956
1969
1978
1990
1998
Tres reinos
Cuatro reinos
Cinco reinos
Cinco reinos
Tres dominios
Animal
Vegetal
Plantae
Animalia
Protista
Plantae
Animalia
Protista
Monera
(bacterias y
cianofitas)
Plantae
Animalia
Protista
Monera
Fungi
(hongos)
Plantae
Animalia
Protoctista
(algas)
Monera
Fungi
Archaea
(arqueas)
Bacteria
(bacterias,
cianobacterias)
Eukaria
(protistas, hongos,
plantas, animales)
Prokaryota
Bacteria
Eukaryota
Animalia
Plantae
Fungi
Chromista
Protozoa
ve
Reinos /
Dominios/
Imperios
nt
a
Dos reinos
Dos imperios y seis
reinos
su
En 1937, Eduard Chatton –al descubrir que las bacterias carecían de núcleo–
propuso los términos Procariota y Eucariota.
ni
c
o.
Pr
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hi
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da
El término biodiversidad se refiere a la gran variedad de organismos que viven
en nuestro planeta (aproximadamente 2 millones censados o conocidos, de
tal vez 10 millones existentes, según los expertos). Es evidente que todavía
hay muchos más organismos por descubrir. Actualmente, el número de especies se distribuye de la siguiente manera: arqueas 300, bacterias 10,000,
hongos 120,000, protistas 55,000, plantas terrestres 287,655, líquenes 17,000,
vertebrados 58,808, invertebrados 1,240,000, algas 25,000. Dada la cantidad
enorme de seres vivos que habitan en la Tierra, es necesario organizarlos de
manera correcta en un sistema de clasificación.
ró
Actividad
rm
at
o
el
e
ct
I. Mediante un mapa conceptual, define las diferencias entre la fenética, la
cladística y la taxonomía evolutiva, a través de los cuales se clasifica a los
seres vivos. (ver anexo 3)
Fo
B5
II. Con un ejemplo, define las categorías taxonómicas fundamentales.
Además, investiga acerca de los sufijos que se utilizan en los nombres de
las plantas.
III.¿Cómo está estructurada y cómo funciona una clave taxonómica? ¿Quiénes
las utilizan?
150
IV.La taxonomía ha cambiado a lo largo de los años, actualmente comprende las
categorías Reino, Dominio e Imperios. ¿En qué año y qué autores fueron los
artífices de estas propuestas?
Pr
o
o.
ni
c
DOMINIO BACTERIA
(EUBACTERIAS)
hi
bi
da
su
ve
nt
a
V. Esquematiza el árbol filogenético universal y analiza los árboles bacterianos, los cuales se definen como parafiléticos. Investiga sobre Luca.
el
e
ct
ró
El dominio Bacteria incluye organismos procariontes con pared celular de peptidoglucano. Pueden ser unicelulares, coloniales o pluricelulares. Inmóviles o
no. Patógenos o no. Sus células carecen de plastos, retículo endoplásmico, Aparato de Golgi y otros organelos. Presentan reproducción asexual.
Fo
rm
at
o
El dominio Bacteria incluye a las bacterias verdaderas o eubacterias: bacilos
y cocos gramnegativos, bacilos y cocos grampositivos, espiroquetas, rickettsias, clamidias, actinobacterias, cianobacterias y micoplasmas (bacterias sin
pared celular).
Las bacterias son organismos procariontes, generalmente unicelulares. Carecen
de sistemas endomembranales. No tienen núcleo, mitocondrias, retículo endoplásmico, complejo de Golgi, lisosomas ni cloroplastos. Sus células contienen
ribosomas, gránulos de almacenamiento (glucógeno, lípidos o compuestos fosfatados) y enzimas utilizadas en la respiración, fotosíntesis y fijación de nitrógeno. Los ribosomas se encuentran en el citoplasma, aislados o formando cadenas
llamadas polirribosomas. Las células bacterianas exhiben diferentes formas, tamaños y agrupamientos. Con relación a la forma, ésta puede ser esférica (cocos),
cilíndrica (bacilos), en espiral (espirilos y espiroquetas) y en coma (vibriones). Las
Figura 5.2 Bacilos y
Streptococcus.
151
�
formas esféricas presentan un diámetro de 0.8 a 1 µm; en los bacilos el tamaño
va de 1 a 5 µm x 0.5 a 0.8 µm, y las formas en espiral miden 5 a 12 µm x 0.2 a 0.5
µm. Por lo que respecta a la manera en que se agrupan, se pueden presentar en
pares (diplococos), en número de cuatro (tétrada), en cadenas (estreptococos),
en racimos (estafilococos) y en paquete (sarcina); los
bacilos también pueden agruparse formando cadenas (estreptobacilos).
ve
nt
a
Las bacterias poseen una pared celular rígida que
rodea la membrana citoplásmica. La pared celular bacteriana está constituida de peptidoglucano
(azúcares y aminoácidos). Se tiñe utilizando la tinción de Gram, que permite dividirlas en dos grupos:
grampositivas (Gram+) y gramnegativas (Gram–).
Pr
o
hi
bi
da
su
Las paredes celulares de las bacterias grampositivas
son gruesas y contienen peptidoglucano y ácido teicoico en el exterior. La pared de las bacterias gramnegativas tiene dos capas, una de peptidoglucano
interna y una gruesa externa constituida de carbohidratos y lípidos (ver anexo 7).
Figura 5.3 Tipos de
bacterias.
el
e
ct
ró
ni
c
o.
Las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria (la célula se divide
en dos). Bajo condiciones óptimas, las bacterias pueden dividirse una vez cada
20 minutos. En este proceso de reproducción se duplica el adn bacteriano y se
forma una pared transversal que divide a la bacteria en dos células hijas. En las
bacterias no existe reproducción sexual (no hay formación de gametos). Sin
embargo, las bacterias pueden intercambiar material genético mediante tres
mecanismos: transformación, transducción y conjugación.
o
• Transformación: fragmentos de adn libres son captados por otra célula
bacteriana.
• Transducción: un bacteriófago transporta material genético de una bacteria a otra.
• Conjugación: dos bacterias intercambian material genético. at
rm
Fo
B5
Figura 5.4 Fisión binaria.
152
Transferencia del DNA del plásmido
de la bacteria F+ a la bacteria F-.
Bacteria F+
Bacteria F+
ve
Bacteria F- o
receptora sin
plásmido
su
Bacteria F+ o
donadora con
plásmido F
replicado
nt
a
Puente citoplasmático
ró
ni
c
o.
Pr
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Las bacterias pueden ser autótrofas o heterótrofas. La mayoría de ellas son
heterótrofas e incluyen formas saprobias (se alimentan de materia orgánica
muerta) y parásitas (se alimentan de materia orgánica viva). Por lo que respecta a las bacterias autótrofas, éstas se dividen en fotosintéticas y quimiosintéticas. Las bacterias fotosintéticas obtienen energía de la luz, es decir, usan
energía solar para elaborar glucosa. Las células de las cianobacterias contienen clorofila, pigmento que utilizan en el proceso fotosintético, durante el cual
hay liberación de oxígeno (fotosíntesis oxigénica). En otras bacterias existen
bacterioclorofilas para efectuar la fotosíntesis sin liberación de oxígeno (fotosíntesis anoxigénica). Las bacterias quimiosintéticas obtienen energía al oxidar sustancias inorgánicas (oxidan compuestos inorgánicos de Fe, N y S).
at
o
el
e
ct
La mayoría de las células bacterianas son aerobias, es decir, necesitan oxígeno atmosférico para sobrevivir; otras se desarrollan en ausencia de oxígeno
(anaerobias estrictas) y algunas pueden existir en ambas condiciones (anaerobias facultativas). Normalmente respiran aeróbicamente, pero pueden cambiar a la respiración anaerobia cuando comienza a faltar el oxígeno.
Fo
rm
Determinadas bacterias producen toxinas (exotoxinas y endotoxinas) que ocasionan diversos trastornos o la muerte. Algunas bacterias forman células en
reposo denominadas endosporas, resistentes a la desecación, calor, radiación
y sustancias químicas. Cuando las condiciones ambientales le son favorables a
la bacteria, la endospora se activa en una célula bacteriana viva. Los géneros
Bacillus y Clostridium son ejemplos de bacilos esporulados. Clostridium forma
esporas que causan el botulismo, la gangrena y tétanos.
Las bacterias se pueden clasificar con relación a su morfología, agrupación,
disposición de los flagelos y pared celular (grampositivas y gramnegativas).
(ver anexo 8).
153
�
Importancia de las bacterias
Las bacterias representan un grupo importante de organismos, debido a que
son utilizadas en diferentes campos: médico, agrícola, farmacológico, industrial, ecológico, etcétera.
ni
c
o.
Pr
o
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a
• Causan pérdidas económicas a la agricultura. Las plantas afectadas presentan marchitamiento, pudrición, manchas foliares, hiperplasias (crecimiento
anormal de tejido), etc. La vid, el manzano, el clavel, el rosal, el frijol, el
ciruelo, la piña, el ajo, el apio, el jitomate, la zanahoria, entre otras, son
algunas de las plantas que son infectadas por las bacterias. Entre los géneros que causan enfermedades bacterianas, se pueden citar: Agrobacterium,
Corynebacterium, Erwinia, Pseudomonas y Xanthomonas.
• Producen diversos antibióticos.
• Se utilizan en la elaboración de mantequilla y queso. • Tienen importancia ecológica, ya que funcionan como organismos descomponedores y fijadores de nitrógeno. Las bacterias del suelo participan
en la recirculación de los nutrientes en los ciclos del nitrógeno, oxígeno,
carbono, fósforo y azufre. Determinadas bacterias transforman el nitrógeno atmosférico en formas asimilables que pueden utilizar las plantas.
• Producen acetona.
• Las bacterias lactoacidófilas se utilizan en la elaboración de yogurt.
• Causan numerosas enfermedades en el humano: neumonía, sífilis, meningitis, otitis, sinusitis, amigdalitis, prostatitis, etcétera.
• Algunas bacterias intervienen en la fertilidad del suelo, por ejemplo,
Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter y Rhizobium.
ct
ró
Actividad
o
el
e
I. La clasificación moderna fue reformada por lo complicada que ha sido para
los bacteriólogos obtener grupos, ya que los criterios de clasificación se
quedan cortos para estos organismos; por ejemplo, las clamidias por definición no poseen pared y no obstante son gramnegativas, lo que resulta
contradictorio si recuerdas que la Tinción de Gram se da por el reconocimiento químico a nivel de la pared. ¿Crees que hay rasgos suficientes para
este enorme cambio con la taxonomía de este grupo de organismos? at
rm
Fo
B5
II. La biotecnología y la clonación son conceptos de moda, en los cuales las
bacterias tienen un papel muy importante. Define cada uno de estos y anota dos ejemplos. 154
Cianobacterias (Bacterias verde-azules)
Figura 5.5 Calothrix.
Filamento con vaina, célula
y heterocistos.
rm
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c
o.
Pr
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hi
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a
Las cianobacterias son organismos procariontes fotosintéticos, los cuales pueden ser unicelulares, coloniales y pluricelulares. Sus células poseen una pared
celular (constituida de peptidoglucano), la cual en ocasiones está rodeada por
una vaina gelatinosa, hialina o estratificada. En las formas coloniales, las células se encuentran inmersas en una matriz o envoltura gelatinosa. En las formas
pluricelulares a la hilera de células se le denomina tricoma. Cuando éste se encuentra rodeado por una vaina recibe el nombre de filamento. En algunos géneros de cianobacterias se presentan varios tricomas dentro de un filamento.
Figura 5.6 Hydroleum.
Filamento con varios tricomas rodeados por una vaina
gelatinosa.
Fo
Las cianobacterias no presentan flagelos ni plastos; la clorofila, y los pigmentos carotenoides se localizan en laminillas fotosintéticas llamadas tilacoides.
Además, existen otros pigmentos llamados ficobilinas: c-ficoeritrina (rojo) y cficocianina (azul) que se localizan en los ficobilisomas. Las cianobacterias son
los únicos organismos procariontes que realizan la fotosíntesis para producir
oxígeno en una forma similar a la de las plantas. En este proceso fotosintético
aeróbico, el agua es el donador de hidrógeno y se libera oxígeno molecular. La
membrana citoplasmática rodea al citoplasma; en éste se localizan el adn o
nucleoplasma, así como diferentes tipos de granulaciones (gránulos de poliglucano, cianoficina y polifosfato). Las células de las cianobacterias contienen
almidón cianofíceo como nutriente de reserva. Algunas especies tienen en sus
células vacuolas de gas que les permiten flotar en el agua. La reproducción es
únicamente asexual y puede ser por fisión binaria, fragmentación de una co155
�
lonia, formación de hormogonios (segmentos pluricelulares separados por discos
de separación), formación de aquinetos (células de pared gruesa), formación de
exosporas y endosporas, etc. Algunos géneros de cianobacterias forman heterocistos (células cuya función es la fijación de nitrógeno). Las cianobacterias
habitan aguas termales, marinas y dulceacuícolas, creciendo también sobre
rocas, suelo, árboles, etcétera (ver anexo 9).
Importancia de las cianobacterias
su
ve
nt
a
• En los Ecosistemas marinos son productores primarios.
• Los géneros Nostoc y Anabaena fijan nitrógeno atmosférico (N2).
• Los géneros Microcystis, Anabaena y Aphanizomenum producen toxinas que
causan la muerte del ganado vacuno o de las aves al beber agua contaminada.
• Participan en formaciones calcáreas llamadas estromatolitos.
• El género Spirulina se utiliza para elaborar galletas, polvo para preparar bebidas como suplemento alimenticio, mazapanes, tabletas, etcétera.
bi
da
Actividad
I. Define y esquematiza cada uno de los tipos de bacterias:
Definición
Esquema
Pr
o
hi
Bacterias
el
e
ct
ró
2. Bacilos
ni
c
o.
1. Cocos
rm
at
o
3. Espiroquetas
Fo
B5
4. Vibriones
II. Las bacterias no poseen un núcleo propiamente dicho; no obstante, para
los citólogos la región donde se localiza el material genético se define como
núcleo procarionte. ¿A qué se refieren?
III.Investiga:
1. ¿Cuál es la utilidad de las bacterias y cianobacterias como biofertilizantes?
2. ¿Qué son los estromatolitos?
3. Investiga problemas actuales relacionados con las bacterias.
156
( )
( )
( )
( )
bi
da
hi
Pr
o
o.
Actividad
ni
c
Observación de bacterias y cianobacterias
Conjugación
Fisión
Transformación
Transducción
su
1. Mecanismo de reproducción asexual cada 20
minutos mediante la duplicación del adn.
2. Transporte del material genético de una bacteria a otra (fago).
3. Intercambio de material entre dos bacterias a
través de un puente citoplasmático.
4. Captura de fragmentos de adn libre por parte
de bacterias.
ve
V. Las bacterias se perpetúan mediante mecanismos asexuales y otros que no
son realmente sexuales, porque no forman gametos. Se conocen cuatro formas de reproducción en las bacterias, las cuales se definen a continuación y
que deberás asociar con el concepto respectivo:
nt
a
IV.Ademas del material genético, en algunas bacterias existe un episoma o
plásmido que se intercambia por conjugación, el cual le da otra característica a la bacteria receptora. Por tal razón, se presenta una forma de sexualidad en algunas bacterias, o bien se produce la resistencia a antibióticos.
¿Cómo puedes explicar esto?
Introducción
rm
at
o
el
e
ct
ró
Las bacterias generalmente son organismos unicelulares que se reproducen
por fisión binaria, aunque en algunas de ellas existe recombinación genética.
En relación con su forma, ésta puede ser esférica (cocos), cilíndrica (bacilos) o
helicoidal (espirilos). Los cocos pueden formar agrupaciones: en pares (diplococos), en cuatro (tétrada), en cadena (estreptococos), en racimo (estafilococos), etc. Los vibrios tienen forma de coma. Los espirilos son más largos, en
forma de espiral y flagelados polarmente.
Fo
Las bacterias se tiñen con el método de Gram, clasificándose en dos grupos:
grampositivas (color violeta) y gramnegativas (color rojo). Algunos géneros
representativos son: Salmonella, Staphylococcus, Rhizobium, Escherichia, Bacillus, Shigella, Treponema, Proteus, Neisseria, Streptococcus, Vibrio y Spirillum.
Los estafilococos son células esféricas grampositivas que se agrupan para formar racimos irregulares. Staphylococcus aureus es un representante patógeno,
con células de aproximadamente 1 µm de diámetro.
Los estreptococos presentan células esféricas que se unen para formar cadenas.
Las cianobacterias son organismos de color azul-verde. Carecen de reproducción sexual, plastos y flagelos. La reproducción asexual se efectúa por medio
de hormogonios, aquinetos y esporas. Presentan clorofila y otros pigmentos (betacaroteno, c-ficoeritrina, c-ficocianina, aloficocianina, mixoxantina y
157
�
mixoxantofila). Habitan en medios marinos, dulceacuícolas, termales y terrestres. En las cianobacterias existen diferentes tipos de talo; hay formas unicelulares (Chroococcus, Synechocystis), coloniales (Gloeocapsa, Aphanothece, Microcystis, Merismopedia, Eucapsis, etc.) y filamentosas (Oscillatoria, Lyngbya,
Spirulina, Arthrospira, Phormidium, Scytonema, Nostoc, etc.).
Pr
o
hi
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da
su
ve
Material
Microscopio compuesto
Portaobjetos
Cubreobjetos
Goteros
Agujas de disección
Lápices de colores
Cianobacterias:1
Oscillatoria
Spirulina2
Nostoc
Chroococcus
Frotis bacterianos (estreptococos y estafilococos).3
nt
a
Objetivo
Conocer organismos representativos del reino Monera.
ni
c
o.
Método
A. Observación de bacterias (Staphylococcus y Streptococcus)
1. Observar los frotis en el microscopio con el objetivo de mayor aumento. Ver
forma y agrupamiento.
2. Hacer esquemas.
rm
at
o
el
e
ct
ró
B. Observación de Oscillatoria
1. Efectuar una preparación temporal con agua que contenga filamentos de
Oscillatoria. Observar en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: forma del tricoma, forma y color de las células, paredes transversales,
granulaciones, discos de separación y hormogonios.
2. Hacer esquema.
3. Corroborar la observación con la preparación fija de Oscillatoria.
Fo
B5
C. Observación de Spirulina
1. Elaborar una preparación temporal con una muestra de agua que contenga
Spirulina. Observar en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: espiras, forma y color del tricoma.
2. Hacer esquema.
D. Observación de Chroococcus
1. Efectuar una preparación temporal con una muestra de agua que contenga
Chroococcus. Observar en el microscopio con los objetivos de mayor aumento: forma y color de las células vegetativas, pared celular, granulaciones, matriz gelatinosa. Ver formas coloniales.
2. Hacer esquema.
Las cianobacterias habitan en medios marinos, dulceacuícolas y termales. Se pueden observar en material fresco o preservado en agua y formol a 4%.
2
Se puede sustituir por el género Arthrospira, cianofícea con tricoma helicoidal y paredes transversales.
3
Solicitarlos en laboratorios de análisis clínicos o elaborarlos con el método de tinción de Gram.
1
158
E. Observación de Nostoc
1. Colocar la preparación fija de Nostoc en el microscopio y observar con el
objetivo de mayor aumento: tricoma, forma y color de las células, heterocistos y matriz gelatinosa.
2. Hacer esquema.
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15.
¿Qué organismos se incluyen en el Reino Monera?
¿Qué forma presentan las bacterias observadas?
¿De qué color se observan al teñirse con el método de Gram?
¿Cómo se agrupan las bacterias en Staphylococcus?
¿Qué color presentan las células de las cianobacterias observadas?
¿Qué forma tienen las células de Oscillatoria?, ¿el tricoma es constricto?
¿Cómo son los hormogonios que tiene el tricoma de Oscillatoria? ¿Qué los
separa?
¿Qué géneros de algas cianobacterias son filamentosos?
¿Cuál género observado es colonial?
¿Cuál género observado es unicelular?
¿Cuáles cianobacterias tienen matriz gelatinosa?
¿Qué aspecto tiene la matriz gelatinosa en Chroococcus?
¿Qué género presenta heterocistos?
¿Cómo es el tricoma de Spirulina?
¿En dónde se encuentran ubicados los heterocistos en el tricoma de Nostoc?
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Cuestionario
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Investiga
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Los términos tricoma, hormogonio y heterocisto.
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Sugerencias
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Observar bacterias en el yogurt, utilizando el método de tinción de Gram:
1. Hacer un frotis con una gota de yogurt.
2. Fijar el frotis con calor.
3. Cubrir con cristal violeta (1 minuto).
4. Lavar con agua.
5. Cubrir con lugol (1 minuto).
6. Lavar con agua.
7. Decolorar con alcohol-acetona (15 segundos).
8. Lavar con agua.
9. Cubrir con safranina (30 segundos).
10. Lavar con agua.
11. Dejar secar al aire.
Las bacterias grampositivas retienen el cristal violeta y yodo, permaneciendo
de color azul o violeta. Las células gramnegativas se decoloran con el alcohol y
fijan la safranina, apareciendo de color rojo.
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DOMINIO ARCHAEA
(ARQUEAS)*
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Las arqueas se encuentran en ambientes extremos que semejan las condiciones existentes en la Tierra primitiva. Son microorganismos procariontes
y unicelulares, los cuales viven libres o formando agregados. Las células son
pequeñas y miden de 0.1 y mas de 15 µm. Morfológicamente se parecen a las
bacterias, ya que ambas tienen forma de bacilo, coco o espirilo. Los bacilos
son rectos, curvos, helicoidales o con bifurcación. Los cocos tienen forma regular o irregular y pueden permanecer libres o formar grupos de cuatro células
(tétradas). Algunas células de las arqueas también presentan forma lobulada,
triangular y cuadrada. En las arqueas existen formas aerobias o anaerobias,
estrictas o facultativas. La reproducción se realiza por medio de fisión binaria principalmente. No hay formación de esporas. La pared celular carece de
peptidoglucano y en su lugar tiene polisacáridos, glicoproteínas y proteínas.
En otras arqueas, como las metanógenas, la pared celular está constituida
de seudopeptidoglucano. La membrana plasmática carece de colesterol y en
ésta los lípidos polares están formados por hidrocarburos largos y ramificados
de tipo isoprenoide, unidos al glicerol por uniones de tipo éter. Presentan un
cromosoma circular. Las arqueas se caracterizan por habitar ambientes donde
las condiciones son extremas, es decir, temperaturas muy altas o muy bajas
(superiores a 100°C e inferiores a 0°C), concentraciones altas de salinidad (superiores a las del agua de mar) y pH extremos.
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Las arqueas y las bacterias
son similares en forma
y tamaño;pero existen
diferencias importantes en
su bioquímica
El dominio Archaea se divide en dos grupos: Crenarcheota y Euryarcheota. El
grupo Crenarcheota comprende microorganismos hipertermófilos que requieren temperaturas muy altas para crecer. La mayoría necesitan sulfuro para poder desarrollarse. Habitan en géiseres y aguas calientes.
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El grupo Euryarcheota incluye organismos metanogénicos, halófilos y acidófilos. Las arqueas metanógenas son anaerobias obligadas. Producen gas metano a partir de bióxido de carbono e hidrógeno. Se les encuentra en pantanos,
drenajes, sedimentos marinos y de agua dulce, en el tracto intestinal de animales como la vaca y en el aparato digestivo del hombre. Las arqueas halófilas
son microorganismos heterótrofos aerobios. Algunas efectúan la fotosíntesis
por medio de un pigmento púrpura. Habitan en regiones extremadamente salinas, por ejemplo, en el mar Muerto. Las bacterias termoacidófilas generalmente se encuentran en sitios calientes y a veces ácidos. * Otros autores las denominan Arqueos o Arqueobacterias
160
Hasta hace poco las arqueobacterias se incluían en el Reino Monera. En 1990,
Carl Woese propuso ubicarlas en un dominio separado que denominó Archaea.
En la actualidad se conocen aproximadamente 300 géneros. El dominio
Archaea comprende cuatro reinos: Crenarcheota, Euryarcheota, Korarcheota
y Nanoarcheota (ver anexo 10).
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• Las enzimas de Pyrococcus se usan para elaborar alimento a altas temperaturas, como leche baja en lactosa y suero de leche.
• Las metanógenas se utilizan en el tratamiento de aguas residuales. Realizan
la digestión anaeróbica de los residuos produciendo biogas.
• Las arqueas acidófilas se usan en la extracción de oro y cobre.
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Importancia de las Archaea
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Actividad
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Las Archaea se pueden tipificar como los seres más antiguos de nuestro planeta,
pero también como los que se han adaptado a todas las condiciones que prevalecen.
Sobreviven en ambientes extremos, por esta razón se estan utilizando en procesos
de depuración y descontaminación de ecosistemas. ¿Qué entiendes por esto?
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Proyecto:
La arqueobacteria Ferroplasma acidiphilum, es para la ciencia moderna, el organismo original de nuestro planeta, a partir del cual surgieron todos los organismos actuales. Investiga en qué país se encontró, aisló y estudió, cuál es su
materia prima (alimento) y en qué ambientes se encuentra en la actualidad.
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Con esta información elaborarán un periódico mural en el salón.
DOMINIO EUKARYA
(EUCARIONTES)
Los organismos incluidos en este dominio tienen células eucarióticas (núcleo
con envoltura nuclear); los organelos están rodeados por una membrana. Sus
células son más complejas y generalmente más grandes que las procarióticas;
161
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la mayoría de sus miembros son pluricelulares. La nutrición puede ser por absorción, ingestión o fotosíntesis (protistas), por absorción (hongos), mediante
fotosíntesis (plantas) y por ingestión (animales). En el dominio Eukarya se incluyen los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia.
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Existen diferentes criterios para clasificar a los organismos incluidos en el dominio Eukarya, debido a que constituyen grupos muy heterogéneos y cada uno
de ellos presenta características muy diferentes. A continuación se mencionan
algunos rasgos de importancia que se emplean en su clasificación:
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Protozoarios: órganos de locomoción (seudópodos, cilios o flagelos).
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Algas: estructura celular, reproducción, forma y coloración del talo, naturaleza de los pigmentos fotosintéticos, composición de la pared, tipo de flagelos,
etcétera.
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Hongos: características morfológicas y reproductivas (esporas y cuerpos fructíferos).
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Plantas: características reproductoras (partes florales y tipos de semillas), características vegetativas (raíces, hojas, tallos y tejidos).
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Animales: capas embrionarias, presencia o ausencia de celoma, metamerización, simetría y origen de la boca.
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A continuación se describen cada uno de los reinos incluidos en el dominio
Eukarya:
Reino Protista o Protoctista
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Este reino incluye organismos eucariontes. Unicelulares, coloniales, cenocíticos y pluricelulares. Fotosintéticos o no fotosintéticos. Nutrición por absorción, ingestión y fotosíntesis. Móviles o inmóviles. Los móviles se desplazan por medio de cilios, flagelos o seudópodos. Con reproducción asexual
y sexual. El reino Protista comprende a los protozoarios, algas y protistas
micoides o fungoides.
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Protozoarios
Los protozoarios son organismos eucarióticos y unicelulares. De vida libre o
parásitos. Generalmente presentan membrana celular, pero en algunas formas existen cubiertas de celulosa o un caparazón calcáreo. La locomoción es
a través de flagelos, cilios o seudópodos. Son heterótrofos, es decir, obtienen
su alimento del medio. Con frecuencia se reproducen asexualmente por fisión
binaria y pluripartición, aunque también recurren a complejos mecanismos
sexuales. En Paramecium se presenta la reproducción sexual por conjugación,
donde dos individuos intercambian material genético. Algunos protozoarios
162
como la amiba forman quistes, cuando las condiciones ambientales son desfavorables. Al romperse el quiste, surge una forma activa llamada trofozoito.
Los protozoarios habitan medios acuáticos y terrestres o pueden vivir dentro
de otros organismos.
Los protozoarios comprenden los siguientes phyla:
Figura 5.7 Amiba. Seudópodos.
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Los rizópodos son organismos que se mueven por medio de seudópodos, extensiones de la membrana celular que también les permite atrapar y englobar
partículas alimenticias por medio de fagocitosis. Son heterótrofos. Algunos
son parásitos y otros de vida libre.
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• Phylum Rhizopoda o Sarcodina
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Géneros representativos: Amoeba y Entamoeba.
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• Phylum Foraminifera
Los foraminíferos son organismos generalmente marinos, con un esqueleto llamado
testa (concha calcárea) con numerosos poros, a través de los cuales se extienden proyecciones citoplasmáticas que intervienen
en la locomoción.
Figura 5.8 Foraminífero.
(Philip Harris)
Géneros representativos: Rotalia,
Globigerina, Camerina.
163
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• Phylum Actinopoda
Los actinópodos son organismos que presentan largas y delgadas proyecciones citoplasmáticas llamadas axópodos, éstas salen a través de los poros del
esqueleto.
Género representativo: Actinosphaerium
• Phylum Mastigophora
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Los mastigóforos son protozoarios unicelulares que se mueven por medio de
uno o más flagelos. La mayoría son heterótrofos y parásitos. Generalmente
carecen de pared celular.
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Géneros representativos: Trypanosoma, Leishmania, Trichomonas, Giardia,
Trichonympha.
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• Phylum Ciliophora
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Figura 5.9 Paramecium.
La locomoción en los cilióforos se realiza por medio
de cilios. Son heterótrofos. Presentan estructura
compleja y la mayoría poseen macronúcleo y micronúcleo, así como vacuolas pulsáiles. Se considera el
grupo de protozoarios más evolucionado. Habitan
en medios dulceacuícolas y marinos.
Paramecium caudatum es un protozoario ciliado que habita en estanques y
charcos de agua dulce. Mide de 150 a 300 µm de largo. Este organismo tiene un
extremo anterior que es curvo y uno posterior más puntiagudo. En la superficie
presenta numerosos cilios, pelos cortos que intervienen en la locomoción. Cerca
de la superficie existen pequeños organelos denominados tricocistos. El citoplasma se divide en un ectoplasma claro y un endoplasma granular. La película
es una membrana elástica situada en la superficie externa del ectoplasma. Las
vacuolas contráctiles se encuentran próximas a cada lado del cuerpo y eliminan el exceso de agua de la célula. Las vacuolas digestivas son organelos de
diferentes tamaños, de número variable y contienen materiales en digestión.
El macronúcleo controla funciones metabólicas y el micronúcleo interviene en
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la reproducción (ambos se localizan cerca de la abertura de la boca). En el extremo posterior del surco oral está la boca o citostoma, abertura que continúa
en un conducto corto, la citofaringe. El citopigio, citoprocto o ano es un orificio
localizado en la parte posterior de la cavidad oral e interviene en la eliminación
de los desechos. Paramecium se reproduce por fisión binaria y conjugación. En
la fisión binaria, el organismo se divide transversalmente en dos nuevos individuos. La conjugación es un proceso sexual en el que hay intercambio de
material nuclear entre dos individuos con la participación del micronúcleo.
Paramecium. Reproducción asexual (fisión binaria)
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Géneros representativos: Paramecium, Stentor, Vorticella, Stylonychia,
Balantidium.
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• Phylum Sporozoa
Los esporozoarios son protozoarios, parásitos inmóviles y heterótrofos. Se caracterizan por formar esporas y presentan ciclos de vida complejos. Los esporozoarios causan enfermedades.
Géneros representativos: Plasmodium, Gregarina y Monocystis.
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Importancia sanitaria de los protozoarios
Aunque no todos los protozoarios son parásitos del hombre, es necesario mencionar a los que causan verdaderos problemas en el sector salud:
Enfermedad
Entamoeba
histolytica
Ocasiona la disentería amibiana que se transmite por
el agua y alimentos contaminados. Las amibas pueden
provocar ulceraciones intestinales, disentería, abcesos en
el hígado y otros órganos.
Entamoeba
gingivalis
Habita en la boca del ser humano. Puede producir piorrea.
Trypanosoma
gambiense
Produce el mal del sueño. Se transmite por la picadura de
la mosca tse-tse.
Trypanosoma
cruzi
Plasmodium
malarie*
Plasmodium
vivax*
Plasmodium
falciparum*
Causa la enfermedad de Chagas o tripanosomiasis
sudamericana transmitida por la chinche besucona.
Leishmania
donovani
Trichomonas
tenax
Trichomonas
vaginalis
Causa la fiebre dumdum o kala-azar transmitida por la
mosca Phlebotomus.
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Protozoario
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Produce paludismo con fiebre cada 72 horas.
Ocasiona malaria o paludismo con fiebre cada 48 horas.
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Produce la forma de paludismo más peligrosa, ya que
provoca la muerte.
Vive en el sarro dental del ser humano.
Ocasiona inflamación en el aparato urinario de la mujer y
la vagina.
Trichonympha
Puede digerir la celulosa y vivir en el aparato digestivo de
las termitas.
Balantidium
coli
Parasita el intestino del hombre, en donde causa úlceras y
disentería balantidiana.
Monocystis
lumbrici
Parásito de la lombriz de tierra.
Gregarina
Se localiza en el intestino del saltamontes, cucarachas y
gusanos de la harina. Coccidia
Parásito del conejo.
* El paludismo se transmite por el piquete del mosquito hembra Anopheles.
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Las algas son organismos no vasculares fotosintéticos y eucariontes. El talo
representa el cuerpo de las algas, el cual se caracteriza por no presentar verdaderas raíces, tallos y hojas, y además carecer de tejidos de conducción (xilema
y floema). Los talos de las algas pueden ser desde unicelulares, pasando por las
formas coloniales, cenocíticas, filamentosas, seudoparenquimatosas y parenquimatosas. Están provistos de clorofila asociada con otros pigmentos como
carotenos y xantofilas, que les proporcionan diferentes coloraciones (roja,
verde, café, dorada, etc.). En algunas algas, el talo se impregna de sustancias
minerales, como es el caso de las diatomeas, cuyas frústulas están constituidas de sílice; en otros géneros de algas verdes y rojas se depositan sales de
calcio en sus paredes celulares. Estos organismos se reproducen asexualmente por fragmentación del talo, bipartición, formación de esporas, propágulos,
zoidocistos, etc. Sexualmente forman gametos en estructuras denominadas
gametangios. La reproducción implica la fusión de células sexuales o gametos.
Si el aspecto de los gametos es idéntico, se llaman isogametos; si es distinto,
anisogametos. Por ejemplo, en el alga verde Ulothrix se presenta la isogamia,
en la cual ambos gametos son morfológicamente iguales (mismo tamaño y
móviles). La reproducción en Ulva es por anisogamia; los gametos son de forma diferente (el femenino es grande y móvil y el masculino pequeño y móvil).
En la feofícea Fucus se da la oogamia (donde el gameto femenino es grande e
inmóvil y el masculino pequeño y móvil).
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Algas
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Las algas habitan medios marinos, dulceacuícolas y termales. En las costas,
se desarrollan principalmente sobre sustratos rocosos y rocoso-arenosos soportando el fuerte oleaje. Otras especies crecen en oquedades de las rocas
llamadas cubetas, que se convierten en medios favorables para el arraigo y
crecimiento de determinado tipo de algas. La flora algal se encuentra distribuida en los pisos supralitoral, litoral e infralitoral, ubicándose la mayoría de las
especies en los dos últimos. Las formas dulceacuícolas viven en ríos, lagunas,
estanques, charcos, etc. Otras algas crecen en la tierra, arena, nieve, sobre
animales, como epífitas de algas mayores, etc. Frecuentemente establecen
simbiosis con otros organismos como hongos, hepáticas, animales y plantas
superiores. Algunos invertebrados como los corales, las esponjas, las medusas, las anémonas y las almejas poseen algas simbiontes en el interior de sus
células, llamadas endosimbiontes; un ejemplo lo constituyen, las zooxantelas,
algas que se encuentran en el interior de los corales y anémonas de mar. Otra
asociación es el alga verde unicelular Chlorella, la cual se hospeda en la hidra y
en el Paramecium. Diversas algas microscópicas (generalmente unicelulares
y cianobacterias) forman parte del plancton. Otras algas se desarrollan fijas en el fondo marino, formando parte del bentos (algas bentónicas).
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El talo en las algas puede ser: unicelular (Chlamydomonas), colonial
(Scenedesmus), pluricelular, filamentoso (Rhizoclonium), tubular (Enteromorpha),
laminar (Ulva), en forma de abanico (Padina), en forma de globo (Colpomenia),
en forma de hoja (Anadyomene), en forma de sombrilla (Acetabularia), complejo (Sargassum, Nereocystis y Turbinaria), calcificado (Cymopolia), no calcificado
(Chladophora), etcétera.
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Colpomenia
Ulva lactuca
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Cymopolia
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Anadyomene (Fuente: Taylor, 1972)
Acetabularia
(Fuente: Taylor, 1972)
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Clorofícea. Filamento ramificado.
Turbinaria
(Fuente: Taylor, 1972)
Para mayor información, revisa las características de los diferentes grupos de algas
que se muestran en el anexo 11.
Importancia de las algas
• Diversas algas marinas verdes, cafés y rojas son utilizadas en algunos países como alimento (Chile, China, Japón, Corea, Hawai, Filipinas, etc.). Con
las algas se pueden elaborar diversos platillos, al ser usadas como verdura
en sopas, ingrediente de ensaladas, mezcladas con pescado y res, en rollos
de arroz, en estofados, como postre, etcétera.
Entre los géneros de algas marinas utilizados en la alimentación humana,
se pueden citar los siguientes:
170
Japón
Japón
Japón
Chile
Japón
Irlanda y Escocia
ve
Otros géneros de consumo humano son: Alaria y Sargassum (algas cafés),
Caulerpa y Monostroma (algas verdes), Hypnea y Chondrus (algas rojas).
Las frústulas de las diatomeas se depositan en el fondo del mar formando
la tierra de diatomeas (diatomita), que se utiliza para pulir lentes de microscopios y telescopios, así como material de relleno en pinturas, barnices y
papeles.
Determinados dinoflagelados producen mareas rojas tóxicas que provocan la muerte masiva de peces. Por ejemplo, el género Gonyaulax sintetiza
una toxina llamada Saxitoxina que afecta al sistema nervioso de las personas que consumen marisco contaminado. Las toxinas del dinoflagelado
Gymnodinium breve también provocan síntomas neurotóxicos, así como
irritación de la piel y ojos en nadadores.
El agar es un polisacárido que se encuentra en las paredes de algunas algas
rojas (Gelidium y Gracilaria). Se usa en bacteriología para fabricar medios
de cultivo, como laxante o para elaborar dulces y gelatinas.
De Chondrus crispus (alga roja) se obtiene la carragenina, un polisacárido
que se usa para elaborar helados, flanes, cremas, batidos, pastas de dientes, etcétera.
Los géneros Lithothamnion y Porolithon (algas rojas) presentan talos fuertemente calcificados. Son importantes debido a que intervienen en el crecimiento de arrecifes coralinos.
El ácido algínico o algina se extrae de la pared celular de las algas cafés, principalmente de los géneros Laminaria, Ascophylum, Macrocystis, Ecklonia,
Lessonia, Durvillaea y Laminaria. El uso de los alginatos se debe a sus propiedades de alta viscosidad y facilidad para formar geles. Se utilizan en la
fabricación de alimentos como espesadores, es decir, para dar más cuerpo.
Con los alginatos se fabrican helados, cremas, quesos, merengues, bebidas dietéticas, dips, dulces, ungüentos medicinales, cemento para construcción, pinturas, forros de papel, barnices para uñas, pastas de dientes,
etcétera.
Determinadas algas son fuentes naturales de yodo.
Las algas son indicadores importantes de la contaminación de aguas, y
ellas mismas en determinadas circunstancias se constituyen en elementos
de contaminación.
Las algas sirven de alimento y abrigo para diversos animales marinos.
En Escocia e Islandia se utilizan las algas cafés (Laminaria, Fucus y
Ascophyllum) en la fabricación de harinas nutritivas para ganado.
En China algunas especies de Sargassum (alga café) se usan como forraje.
Las algas son los principales productores en los ecosistemas acuáticos.
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País
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Nombre común
Aosa
Awo-nori
Kombu
Cochayuyo
Nori
Dulse
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Género
Ulva (alga verde)
Enteromorpha (alga verde)
Laminaria (alga café)
Durvillaea (alga café)
Porphyra (alga roja)
Rhodymenia (alga roja)
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•
171
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Protistas micoides o fungoides
Los mohos deslizantes plasmodiales, mohos deslizantes celulares y mohos
acuáticos se incluyen en los siguientes phyla:
• Phylum Myxomycota
(Mohos plasmodiales deslizantes)
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Los mixomicetos carecen de pigmentos fotosintéticos. Forman un plasmodio
multinucleado viscoso que se desliza sobre humus y troncos en descomposición, alimentándose de bacterias, levaduras y esporas por fagocitosis. Se reproducen por medio de esporas formadas en esporangios. Habitan en el suelo,
hojarasca, madera putrefacta, etc. Existen unas 500 especies.
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• Phylum Acrasiomycota
(Mohos deslizantes celulares)
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Géneros representativos: Physarum, Fuligo, Echinostelium, Physarella, Leocarpus.
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En los acraciomicetos la forma vegetativa es unicelular con aspecto de amiba.
La forma reproductiva es un seudoplasmodio formado por la unión de muchas
células juntas, pero independientes a la vez, es decir, conservan sus membranas plasmáticas. El seudoplasmodio forma un cuerpo fructífero pedunculado
llamado sorocarpo, que contiene esporas. Las esporas al germinar liberan
células ameboides (mixamebas). Estos organismos se deslizan sobre troncos
podridos, hojarasca, suelo y agua dulce, alimentándose de bacterias. Existen
aproximadamente 70 especies.
Fo
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Géneros representativos: Acrasis, Guttulina, Dictyostelium, Polysphondylium,
Actyostelium.
172
• Phylum Oomycota
(Mohos acuáticos)
Géneros representativos: Phytophthora, Saprolegnia, Achlya, Plasmopara,
Peronospora, Sapromyces.
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Los oomicetos son importantes por las enfermedades que producen en algunos seres vivos:
Saprolegnia diclina parasita peces.
Phytophtora infestans produce el tizón tardío de la papa.
Plasmopara viticola parasita la vid y ocasiona el mildiú velloso de la vid.
Ataca a flores, hojas y uvas.
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Los oomicetos presentan micelio con hifas cenocíticas (sin paredes transversales y multinucleadas). La pared celular está constituida principalmente por
celulosa. Su característica más importante es la formación de zoosporas biflageladas. Presentan reproducción asexual y sexual. Dependen del agua para
reproducirse. Existen alrededor de 580 especies.
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Actividad
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Investiga y anota algunos ejemplos de protistas que presenten las siguientes
características:
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1. Vida libre:
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2. Simbiontes:
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3. Saprobios:
4. Parásitos: Reino protista
Introducción
Reino Protista. Organismos eucariontes. No forman embrión. Son unicelulares, coloniales o pluricelulares. Fotosintéticos o no fotosintéticos. Con reproducción asexual y sexual. Incluye algas, protozoarios y hongos mucilaginosos.
Objetivo
Conocer organismos representativos del Reino Protista.
173
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Material
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Cubreobjetos
Portaobjetos
Goteros
Recipientes
Lápices de colores
Muestra de agua con Euglena
Muestra de agua con Paramecium
Muestra de agua con diatomeas
Plancton marino o dulceacuícola1
Algas macroscópicas verdes, cafés y rojas (material vivo, fijado en formol o
herborizado)2
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Método
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A. Observación de diatomeas y dinoflagelados en plancton
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1. Efectuar una preparación temporal con una gota de fitoplancton. Observar
en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: forma, estructura y
ornamentación de las diatomeas céntricas y pennadas. En Ceratium: forma
del talo, epiteca, hipoteca, cuernos, flagelos, cíngulo y sulco (sólo es observable en vista ventral).
2. Hacer los esquemas.
ró
B. Observación de diatomeas
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1. Elaborar una preparación temporal con una gota de agua que contenga
diatomeas. Observar en el microscopio: forma, plasto y ornamentación
de las diatomeas. Ver rafe, nódulos polares y nódulo central en diatomeas
pennadas.
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C. Observación de Euglena
Fo
B5
1. Efectuar una preparación temporal con agua que contenga Euglena. Observar en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: forma, flagelo,
estigma, plasmalema, granos de paramilo y plastos. Ver movimiento.
D. Observación de Paramecium
1. Elaborar una preparación temporal que contenga Paramecium. Observar
en el microscopio con el objetivo de mayor aumento: cilios, membrana
citoplasmática, vacuolas, núcleos, surco oral y citoplasma.
1
Solicitarlo en la Facultad de Biología.
Las algas se pueden colectar en playas del estado de Veracruz (La Mancha, Villa Rica, Boca Andrea,
Punta Morro, Monte Pío, escolleras de la ciudad de Veracruz, etc.).
2
174
E. Observación de algas verdes, cafés y rojas
1. Colocar las algas en recipientes con agua y observar la forma, el tamaño y
el color de los talos.
2. Hacer esquemas.
o.
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ve
1. ¿Qué forma tienen las diatomeas observadas?
2. ¿De qué está constituida su ornamentación?
3. ¿Cuántos cuernos presenta Ceratium? ¿Cómo son?
4. ¿Qué nombre recibe el cuerno largo que se prolonga de la epiteca?
5. ¿Se observan placas en el talo de Ceratium?
6. ¿Cuántos surcos se observan en Ceratium? ¿Qué nombre reciben?
7. ¿Cómo se llama el surco transversal?
8. ¿Cuántos cuernos antapicales tiene Ceratium?
9. ¿Qué tipo de simetría presenta Coscinodiscus?
10.¿Qué forma tiene Euglena?
11.¿En dónde se localiza el flagelo?
12.¿De qué color se observa el estigma? ¿En qué parte de las células se localiza?
13.¿Presenta Euglena pared celular?
14.¿Qué forma tienen los granos de paramilo?
15.¿Qué forma tiene Paramecium?
16.¿En dónde se ubican los cilios?
17.¿Qué estructuras se observaron?
18.¿De qué color es el talo de las clorofíceas, feofíceas y rodofíceas observadas?
nt
a
Cuestionario
ni
c
Investiga
ró
Las divisiones en las que se incluyen los organismos observados.
el
e
ct
Sugerencias
at
o
Observar diatomita (depósitos sedimentarios formados por la acumulación de
las paredes de sílice de las diatomeas). Este material contiene un gran número
de diatomeas fósiles céntricas y pennadas.
rm
Actividad
Fo
Completa el siguiente cuadro:
Rhizopoda
Mastigophora
Ciliophora
Sporozoa
Tipo celular
Apéndice de
locomoción
Hábitat
Reproducción
Ejemplo
175
�
Reino Fungi (Hongos)
El Reino Fungi (Eumycota) incluye organismos eucariontes, unicelulares, pluricelulares y cenocíticos. Son heterótrofos (saprobios ó parásitos). No fotosintéticos. Se nutren por absorción. La pared celular está constituida de quitina. La
mayoría forman micelio. Presentan reproducción asexual y sexual por medio
de esporas.
rm
at
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e
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o.
Pr
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Los hongos carecen de clorofila y plastos, por lo que son incapaces de efectuar
la fotosíntesis. La mayoría de las especies de hongos están constituidas de filamentos llamados hifas, los cuales al ramificarse forman una estructura conocida como micelio. Las hifas pueden ser septadas (con septos transversales) o
cenocíticas (sin paredes transversales y multinucleadas). Los micelios varían
en relación con su tamaño, forma y color (blancos, rojos, amarillos, anaranjados, verdes, azules, negros, violáceos, etc.). Los hongos almacenan glucógeno
y lípidos como sustancias de reserva. Se alimentan por medio de absorción, secretando enzimas digestivas que degradan el alimento y posteriormente lo absorben en forma de moléculas orgánicas pequeñas, a través de su pared celular.
Las formas parásitas tienen haustorios, hifas especializadas que absorben los
nutrientes del huésped. Los hongos forman esporas que difieren en tamaño,
forma y color; éstas pueden ser móviles (planosporas) o inmóviles (aplanosporas). Las esporas permiten la propagación de las especies y constituyen formas
de resistencia ante condiciones adversas del medio. Los hongos se reproducen
asexual y sexualmente. La reproducción asexual ocurre por fragmentación del
micelio o de las hifas (los fragmentos se separan y cada trozo continúa desarrollándose para formar un nuevo individuo), por gemación (formación de
yemas) y por esporulación (producción de esporas). En la reproducción sexual
se forman esporas (cigosporas, ascosporas, basidiosporas). En determinados
hongos, las hifas originan grandes estructuras reproductivas llamadas cuerpos fructíferos, en cuyo interior se generan esporas. Los cuerpos fructíferos de
los basidiomicetos se llaman basidiocarpos y los de los ascomicetos reciben el
nombre de ascocarpos. Algunos hongos son unicelulares, como es el caso de
las levaduras. En el grupo de los hongos existen formas saprobias (se alimentan de materia orgánica muerta en descomposición), parásitas y simbiontes.
Fo
B5
Por tratarse de un grupo complejo, te invitamos a revisar en el anexo 12 todos
los phyla en que se clasifican los hongos.
176
Fo
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o.
Pr
o
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su
ve
• Los hongos, al igual que las bacterias, son los principales descomponedores
de la materia orgánica. Los saprobios utilizan sustancias orgánicas en descomposición: excremento, restos de animales y vegetales.
• Algunos hongos parasitan algas, líquenes, hepáticas y plantas vasculares.
• Existen hongos simbióticos que se asocian con las algas para formar un líquen, o con las raíces de las plantas vasculares para dar origen a micorrizas
que favorecen el crecimiento de la planta.
• Determinados hongos se utilizan en la maduración y fermentación de
ciertos quesos, como el roquefort (Penicillium roquefortii) y camembert
(Penicillium camemberti).
• Diversas especies de hongos son utilizadas como alimento, por ejemplo,
el huitlacoche (Ustilago maydis), las colmenillas (Morchella esculenta), las
trufas (Tuber), el champiñón (Agaricus bisporus), las orejas (Pleorotus ostreatus), etc. Otras especies comestibles son Boletus edulis y Lactarius deliciosus. El cultivo de las setas es una industria en diversos países. Los hongos
contienen vitaminas y proteínas.
• Algunos hongos afectan granos, raíces, tubérculos, frutas, pan, leche, etc. Por
ejemplo: Aspergillus, Rhizopus y Penicillium descomponen variados alimentos.
• Los quitridiomicetos provocan enfermedades: Olpidium brassicae ocasiona la putrefacción de la col, Micromyces spirogyrae parasita el alga verde Spirogyra y Physoderma maydis parasita el maíz. Especies del género
Coelomyces parasitan larvas de mosquito.
• Existen hongos que destruyen la madera, pues atacan la celulosa y la lignina por medio de enzimas despolimerizadoras.
• Ciertos hongos ocasionan deterioro en las telas y en el papel de libros, revistas, periódicos, etcétera.
• Provocan enfermedades en el hombre. Por ejemplo, los dermatofitos crecen
en la piel, uñas y pelo, causando enfermedades como el pie de atleta y las
tiñas. Otros hongos provocan micosis subcutáneas (esporotricosis, micetomas, cromomicosis) o sistémicas (histoplasmosis, aspergilosis, coccidioidomicosis, candidiasis, blastomicosis, paracoccidioidomicosis, criptococosis,
mucormicosis). Las infecciones por hongos pueden afectar las mucosas, la
piel, las uñas, el cerebro, los pulmones, los riñones, el hígado, etcétera.
• Algunas especies de hongos atacan animales invertebrados (amibas, nemátodos, insectos, moluscos, crustáceos, arácnidos, etc.) y vertebrados
(monos, caballos, conejos, ratones, cerdos, aves de corral, perros, gatos,
tortugas, etc.).
• Los hongos también se utilizan en la elaboración de cerveza, vino y pan,
como es el caso de la levadura Saccharomyces cerevisiae.
• Se usan en la obtención de antibióticos como: penicilinas (Penicillium chrysogenum), cefalosporinas (Cephalosporium sp.), griseofulvina (Penicillium griseofulvum) y ácido fusídico (Fusidium coccineum y Mucor ramannianus).
• Algunos hongos son tóxicos. Sintetizan micotoxinas, sustancias que provocan pérdida de peso, temblores, cáncer, falta de coordinación muscular,
hasta ocasionar la muerte. Por ejemplo, Aspergillus flavus produce aflatoxinas, Claviceps purpurea, la ergotamina, Amanita phalloides, A. verna, A. vi-
nt
a
Importancia de los hongos
177
�
rosa, A. muscaria, la faloína, falacidina y amanitinas. El género Psilocybe
(hongo alucinógeno) produce la psilocibina.
• Ciertas especies de hongos son patógenos de plantas. Entre las enfermedades que ocasionan se pueden citar las siguientes: pudrición de las raíces
de la col, pudrición húmeda de los frutos de la fresa, del plátano y de otras
frutas, mildiú pulverulento de la cebada, mildiú pulverulento o cenicilla del
follaje del trigo, del maíz y de otras gramíneas, marchitamiento de la dalia,
del jitomate y de la papa, el cornezuelo del centeno, las royas del pino,
manzano, del frijol y del trigo, el tizón o carbón del maíz (huitlacoche).
ve
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a
En el siguiente cuadro se mencionan algunas de las enfermedades fúngicas
más importantes que atacan a las plantas:
Enfermedad
Plantas
Géneros
Colletotrichum
Gloeosporium
Glomerella
Gnomonia
Marzzonina
Mycosphaerella
Neofabrae
Pseudopeziza
Carbones
Cebada, caña de azúcar, trigo, maíz,
cebolla, etcétera.
Ejemplo:
Ustilago maydis produce el carbón de la
mazorca del maíz o huitlacoche. Neovossia
Sphacelotheca
Tilletia
Urocystis
Ustilago
Cenicillas
polvorientas
y vellosas
(mildiú)
Calabaza, chayote, melón, sandía, rosal,
durazno, pera, cebolla, ajo, etcétera.
Ejemplo:
Oidium caricae causa la cenicilla
polvorienta del papayo.
Plasmopara viticola ocasiona la cenicilla
vellosa de la vid.
Erysiphe
Microsphaera
Oidium
Phyllactinia
Podosphaera
Sphaerotheca
Uncinula
Bremia
Peronospora
Plasmopara
Chahuixtles o
royas
Tejocote, trigo, avena, centeno, frijol,
etcétera.
Ejemplo:
Puccinia graminis tritici causa la roya del
trigo, cebada y centeno.
Uromyces cariophyllinus provoca el
chahuixtle del clavel.
Puccinia
Tranzchelia
Uromyces
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Antracnosis
Café, calabaza, chile, melón, pepino,
sandía, vid, alfalfa, etcétera.
Ejemplo:
Colletotrichum gloesporioides ocasiona
antracnosis en cítricos, mango,
manzano, noche buena, peral, etcétera.
Colletotrichum phomoides causa la
antracnosis del jitomate.
Fo
B5
178
Líquenes
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Pr
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Los líquenes están constituidos por talos que presentan
diversas formas, tamaños y colores. Por su forma, se clasifican en costrosos, foliáceos y fruticulosos. Los líquenes
costrosos son planos y se adhieren firmemente al sustrato; los líquenes foliáceos son planos, pero tienen lóbulos
que no están adheridos al sustrato, por ejemplo, Parmelia;
los líquenes fruticulosos se caracterizan por ser ramificados. La reproducción asexual es por fragmentación
del talo o por formación de soredios, pequeños cuerpos
constituidos por células algales rodeados de hifas. La reproducción sexual está relacionada con el tipo de hongo
que se encuentra formando el líquen. Si es un ascomiceto,
se forman ascas y ascosporas en estructuras en forma de
copa llamadas apotecios, que se ubican en la superficie
del talo. Existen aproximadamente 1,500 especies.
su
ve
El alga, al efectuar la fotosíntesis, le proporciona alimentos al hongo; el hongo, a su vez, le brinda al alga humedad, protección y sales minerales. El talo
de los líquenes está constituido por varias capas: una corteza superior, una
capa algal, una capa medular formada por hifas y una corteza inferior. Existen
además rizinas que permiten la fijación del talo al sustrato.
nt
a
Los líquenes son organismos formados por la asociación de un alga con un
hongo en una relación mutualista (ambos individuos se benefician). Al hongo
se le llama micobionte y generalmente es un ascomiceto, pero también puede
ser un basidiomiceto. El alga recibe el nombre de ficobionte y es una cianobacteria o una clorofícea (alga verde). Los componentes algales más frecuentes
son las clorofíceas Trebouxia y Trentepholia y la cianobacteria Nostoc.
Fo
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o
Los líquenes se consideran organismos pioneros; con frecuencia son los
primeros colonizadores de rocas desnudas, ya que tienen un alto poder
de adaptación. Participan en el proceso de formación del suelo para que
posteriormente se instalen otros organismos como los musgos, los helechos y otras plantas. Algunos líquenes de importancia son Cladonia
rangifera, que sirve de alimento a los renos y el género Variolaria, del
que se extrae un tinte llamado tornasol, con el que se fabrican tiras que
se utilizan en los laboratorios para determinar la acidez o alcalinidad de
una solución.
Los líquenes crecen sobre rocas, troncos de árboles, suelo, etc. También
hay especies marinas.
Géneros representativos: Ramalina, Bacidia, Lecanora, Parmelia.
179
�
Actividad
Reino Fungi (hongos)
Introducción
nt
a
Reino Fungi. Comprende organismos eucariontes sin clorofila que se nutren
por absorción. Son heterótrofos. Pueden ser unicelulares, pluricelulares o cenocíticos. Con reproducción asexual y sexual por medio de esporas. Pared celular constituida de quitina. En este reino se incluye a los hongos.
ve
Objetivo
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Conocer organismos representativos del reino Fungi.
Material
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Pr
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Portaobjetos
Cubreobjetos
Agujas de disección
Lápices de colores
Goteros
Vaso de precipitados de 250 ml
Agitador
Lugol
Pan o tortilla con moho negro (Rhizopus stolonifer)
Levadura en polvo
Agaricus bisporus (Champiñón cultivado)
o
el
e
A. Observación de levaduras
1. Mezclar en un vaso de precipitados un poco de levadura con agua azucarada (de preferencia tibia).
2. Efectuar una preparación temporal con unas gotas de la mezcla. Observar
en el microscopio: forma y color de las levaduras. Realizar otra preparación
temporal con lugol.
3. Hacer esquemas.
at
rm
Fo
B5
B. Observación de Rhizopus stolonifer (moho negro del pan)
1. Humedecer ligeramente una tortilla o un pedazo de pan y dejarlo varios
días en un lugar oscuro hasta que aparezcan mohos de color negro.
2. Tomar con las pinzas de disección un fragmento del moho y elaborar una
preparación temporal con agua. Observar en el microscopio: hifas cenocíticas, estolones, rizoides, esporangióforos, esporangios y esporas.
3. Hacer esquema.
C. Observación de Agaricus bisporus (seta o champiñón)
1. Observar en el basidiocarpo las siguientes partes: píleo, laminillas, estípite
y anillo.
2. Hacer esquema.
180
Cuestionario
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
¿De qué color es el micelio de Rhizopus stolonifer?
¿Qué tipo de micelio presenta?
¿Qué forma tiene el esporangio?
¿Cómo son las esporas?
¿Qué aspecto tienen las levaduras?
¿Cómo se reproducen?
¿Qué partes se observaron en el basidiocarpo de Agaricus?
¿Cuál es el nombre común con que se conoce este hongo?
nt
a
Investiga
Importancia de los hongos estudiados.
ve
Sugerencias
bi
da
su
Observar Penicillium y Aspergillus.
Observar Morchella, Pleurotus y Ustilago maydis.
Investiga las repercusiones que tienen los hongos en la salud, la economía y el
ambiente
hi
Reino Plantae (Plantas)
ró
ni
c
o.
Pr
o
Las plantas son organismos eucariontes, pluricelulares y fotosintéticos. Sus
paredes celulares contienen celulosa. Forman embriones multicelulares. La
mayoria de ellas posee tejidos vasculares. Presentan reproducción sexual y
asexual. Tienen ciclos de vida con alternancia de generaciones. Las plantas
posiblemente evolucionaron a partir de las algas verdes o clorofíceas, ya que
ambas tienen los mismos pigmentos fotosintéticos y presentan paredes celulares constituidas de celulosa, además de que almacenan almidón.
el
e
ct
El Reino Plantae comprende dos grandes grupos de plantas: no vasculares (sin
xilema y floema) y vasculares (con xilema y floema).
o
Reino Plantae
Clase
Fo
División
rm
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Plantas no vasculares
Bryophyta*
Plantas vasculares (traqueofitas)
Sin semillas
Con semillas
Psilophyta
Lycophyta
Sphenophyta
Pterophyta
Coniferophyta
Cycadophyta
Ginkgophyta
Gnetophyta
Anthophyta
Bryopsida
Hepaticopsida
Anthocerotopsida
* Las propuestas recientes incluyen a las briofitas en las divisiones: Bryophyta, Marchantiophyta y
Anthocerotophyta.
181
�
Plantas no vasculares
• División Bryophyta
(Musgos, hepáticas y antocerotes) [Ver anexo 13]
Las briofitas son plantas pequeñas avasculares que carecen de tallos, raíces
y hojas verdaderas. Presentan rizoides que fijan la planta al suelo, pero también absorben agua y sustancias minerales.
Las células que transportan el agua son simples, puesto que no cuentan con vasos ni traqueidas. En algunos musgos hay leptoides,
células vivas que transportan azúcares. En
los musgos el gametofito es de color verde e
independiente. Tiene rizoides en su extremo
inferior y pequeñas estructuras parecidas a
hojas llamadas microfilos, que efectúan la
fotosíntesis. El esporofito crece sobre el gametofito y depende de éste para subsistir.
Consta de un pie que lo sujeta al gametofito, un pedicelo o seta y una cápsula que
produce esporas (esporangio). El embrión
se desarrolla en la planta esporofítica. Las
briofitas tienen un ciclo de vida digenético,
diplohaplobióntico y heteromórfico. Existen
aproximadamente 24,100 especies.
Digenético. Con generaciones
gametofítica y esporofítica.
nt
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Heteromórfico. Gametofito
diferente al esporofito.
Pr
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Diplohaplobióntico. Con
fases diploide y haploide.
Polytrichum es un musgo que habita en sitios húmedos y sombreados. El gametofito
es independiente y porta los órganos reproductores (anteridios y arquegonios). Está constituido por numerosas hojas pequeñas llamadas microfilos y por rizoides que le permiten fijarse al sustrato.
El esporofito crece sobre el gametofito; es morfológicamente distinto a éste
y se integra de pie, seta o seda y cápsula (estructura en la que se generan las
esporas). El ciclo de vida se localiza en el anexo 13.
o
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o.
Figura 5.10 Polytrichum
(musgo).
rm
at
Actividad
Fo
B5
En las plantas no vasculares, como los musgos, se presenta la alternancia de
generaciones, la cual incluye el gametofito y el esporofito. Define cada uno
de estos conceptos y retoma los términos: mitosis, meiosis y fecundación.
Plantas vasculares (Traqueofitas)
Las traqueofitas incluyen a las plantas que poseen tejidos vasculares, forman
embrión y presentan alternancia de generaciones, en las cuales el esporofito
es más grande y complejo en estructura que el gametofito. Las plantas vasculares se dividen en dos grandes grupos: vasculares sin semillas y vasculares con semillas.
182
Plantas vasculares sin semilla
Las plantas vasculares inferiores no forman semillas. El esporofito representa la
generación dominante, es diploide y produce esporas. El gametofito es de tamaño
pequeño, haploide y genera los gametos masculinos y femeninos en estructuras
reproductoras llamadas gametangios (arquegonios y anteridios). El arquegonio
contiene la célula huevo y el anteridio produce anterozoides flagelados.
El grupo de plantas vasculares sin semillas incluye las siguientes divisiones: Pr
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hi
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Las psilofitas son conocidas principalmente por sus formas fósiles, por ejemplo,
el género Rhynia. Uno de los representantes vivientes es el género Psilotum,
planta homospórica constituida de un tallo que se ramifica dicotómicamente
(de dos en dos). Por lo general no tiene hojas o éstas son muy pequeñas, tienen forma de escama y reciben el nombre de microfilos. El tallo (esporofito)
presenta rizoides que desempeñan la función de raíces, y en las ramas se forman esporangios trilobulados que generan esporas morfológicamente iguales
(homosporas). Al germinar las esporas, desarrollan un gametofito pequeño de
color verde, que porta los órganos sexuales (anteridios y arquegonios), en donde se forman los gametos masculinos y femeninos, respectivamente.
nt
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• División Psilophyta
Fo
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Las psilofitas se desarrollan en zonas tropicales y subtropicales. Son las plantas
terrestres más antiguas, las cuales predominaron en el Devónico y algunas incluso en el Silúrico superior, es decir, existían hace unos 380 millones de años.
Existen aproximadamente 12 especies.
Psilotum. Esporas.
Esporangio trilobulado
Psilotum nudum.
(Fuente: Rost et al., 1988).
183
�
• División Lycophyta
(Licopodios y selaginelas)
Figura 5.11 Selaginella.
nt
a
Las licofitas son plantas herbáceas con raíces verdaderas. Los tallos tienen
hojas pequeñas que por lo general están dispuestas en espiral. En las ramas se
forman los conos o estróbilos, estructuras que contienen esporas. Este grupo
incluye géneros homospóricos y heterospóricos. Las plantas homospóricas producen esporas con igual forma; las plantas heterospóricas dan lugar a esporas
morfológicamente diferentes: microsporas y megasporas. Los licopodios y las
selaginelas crecen en lugares húmedos. Existen unas 1,000 especies.
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Selaginella. Es una planta vascular pequeña que habita en zonas tropicales y
templadas, desarrollándose en sitios húmedos y sombreados. El esporofito
se ramifica dicotómicamente y presenta microfilos que tienen en la base una
estructura escamosa llamada lígula. Existen además ramas delgadas sin hojas
llamadas rizóforos, que en su extremo inferior forman raíces. En los extremos
superiores de las ramas se desarrollan conos o estróbilos que contienen esporangios de dos tipos (megasporangios y microsporangios). Los megasporangios
producen megasporas que dan origen a gametofitos femeninos. Los microsporangios forman esporas que al germinar desarrollan gametofitos masculinos.
Selaginella es una planta heterospórica la cual produce dos tipos de esporas
distintas: megasporas y microsporas. El gametofito es de tamaño reducido y
porta gametangios masculinos (anteridios) y femeninos (arquegonios).
Lycopodium. Esporas.
Fo
B5
Estróbilo con megaspora y microsporas. (Turtox).
Géneros representativos: Lycopodium (homospórico), Selaginella (heterospórico) e Isoetes (heterospórico).
184
• División Sphenophyta
(Colas de caballo)
Este grupo incluye plantas terrestres homospóricas, conocidas comúnmente
como colas de caballo. En Equisetum, los tallos se caracterizan por estar impregnados de sílice, lo que les da una textura áspera. Existen alrededor de 15 especies.
nt
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Equisetum.
Equisetum. Tallo
Rama con estró- con ramas verticibilo.
ladas.
ni
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Pr
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Equisetum. La planta está constituida por un rizoma ramificado, del que nacen tallos verticales. El esporofito es de color verde, cilíndrico, ramificado y
acanalado, con nudos y entrenudos que le dan un aspecto articulado. En los
nudos se insertan verticilos de hojas escamosas muy pequeñas (microfilos),
soldadas entre sí en una vaina que rodea el tallo. A nivel de los nudos surgen
ramas dispuestas verticiladamente. Los estróbilos o conos se producen en determinadas ramas del tallo. El gametofito es subterráneo, de color verde, muy
pequeño y lleva anteridios y arquegonios. Equisetum crece en las márgenes de
los ríos y alrededor de los lagos.
rm
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Equisetum. Protalo con ateridios.
Fo
Equisetum. Esporangio con esporas (Turtox).
• División Pterophyta
(Helechos)
Los helechos son plantas vasculares formadas por raíces, tallos y hojas. Por lo
general, presentan un tallo subterráneo llamado rizoma, constituido por raíces y grandes hojas (macrofilos) que usualmente son compuestas. El pecíolo
se prolonga para formar un raquis del que nacen los foliolos (pinnas y pínnulas). Las hojas tienen numerosos soros en el envés, en los que se desarrollan
los esporangios, estructuras que forman en su interior esporas. Un esporangio
típico consta de un pedicelo corto que termina en una cápsula comprimida y
circular, constituida por una hilera de células de paredes gruesas (anillo). En el
extremo final del anillo se localiza un grupo de células de pared delgada llama185
�
Pr
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hi
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da
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a
das células labiales, que al separarse permiten la salida de las esporas. Éstas
al germinar forman un protalo o gametofito cordiforme (forma de corazón),
muy pequeño, de color verde e inconspicuo. El gametofito posee rizoides que
lo fijan al suelo y absorben agua y sales minerales; en éste se localizan los órganos sexuales masculinos (anteridios) y femeninos (arquegonios). Los anteridios producen los gametos masculinos o anterozoides, que son flagelados. Los
arquegonios contienen el gameto femenino u ovocélula. Los anterozoides nadan para llegar al arquegonio, pero solamente uno fecunda al óvulo. Se forma
un cigoto que da origen a la planta esporofítica o esporofito, la cual representa
la generación dominante. Debe recordarse que el gametofito es haploide y los
gametos haploides. El esporofito es diploide y las esporas –previa meiosis– se
convierten de diploides a haploides. (ver anexo 13)
o.
Helecho. Anteridios.
Helecho. Esporofito joven emergiendo del
gametofito.
ct
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Los helechos se desarrollan principalmente en sitios húmedos. Existen especies terrestres y acuáticas. El origen de los helechos se remonta al periodo
Devónico. Se cuentan unas 11,000 especies.
o
el
e
Géneros representativos: Adiantum, Polypodium, Polystichum, Dryopteris,
Asplenium, Pteridium, Scolopendrium (terrestres); Marsillea, Salvinia (helechos
acuáticos); Cyathea y Dicksonia (helechos arborescentes).
rm
at
Actividad
Completa el siguiente cuadro:
Fo
B5
Divisiones
Psilophyta
Plantas vasculares sin semilla
Lycophyta
Sphenophyta
Pterophyta
186
Características
Dibujo o fotografía
Las plantas vasculares sin semilla se dividen en cuatro grupos y corresponden
a organismos primitivos que en una secuencia evolutiva son anteriores a las
plantas superiores. Define cada una de las siguientes estructuras:
Arquegonio:
Anteridio: bi
da
su
Esporas: ve
Cigoto: nt
a
Protalo: hi
Plantas vasculares con semilla
Pr
o
Las plantas con semilla se dividen en dos grupos: gimnospermas (plantas con
semillas desnudas) y angiospermas (plantas con semillas cubiertas).
o.
Plantas gimnospermas
o
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Las gimnospermas representan las primeras plantas vasculares que formaron
semillas. Son organismos con semillas desnudas, es decir, no están protegidas
por la pared del ovario; éstas se encuentran en estructuras reproductoras llamadas conos o estróbilos. En este grupo se encuentra una secuoya gigante en
el estado de California, la cual mide 82 m de altura, con un diámetro de 11 m y
un pino de 4,900 años de antigüedad en Nevada (eu).
rm
at
Las gimnospermas incluyen las divisiones Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta y Gnetophyta.
Fo
• División Coniferophyta
(Pino, abeto, cedro, ciprés, oyamel)
Las coníferas son árboles o arbustos con hojas aciculares (en forma de aguja), que se caracterizan por formar estructuras reproductoras llamadas conos o estróbilos que contienen las semillas desnudas.
Los conos femeninos o conos ovulados tienen escamas portadoras de óvulos, que al ser fecundados se transforman en conos de semilla. Los conos
masculinos o conos de polen son más pequeños y tienen una serie de escamas que contienen polen, éstos se ubicasn en las ramas solos o en racimos.
Las coníferas son más abundantes en las frías latitudes septentrionales.
Aparecieron en el periodo carbonífero. Existen aproximadamente unas 550
especies.
187
�
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ve
nt
a
Figura 5.12 Ciclo de vida
del pino. (Fuente: Curtis et
al., 2008).
Pr
o
hi
Figura 5.13 Pino blanco
(Fuente: Brandwein et al.,
1984).
ni
c
o.
Géneros representativos: Pinus (pino), Picea (abeto), Abies (oyamel) y Cedrus (cedro).
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• División Cycadophyta (Cícadas)
Las cícadas se consideran como las plantas de semilla más primitivas vivientes. Son perennes, de crecimiento lento y con
aspecto de palmera o helecho, debido a la forma de sus hojas
compuestas. Las cicadáceas son dioicas, ya que los conos de
semilla y los conos de polen se localizan en plantas separadas.
Los conos se forman en el extremo superior de la planta. Una característica importante es la presencia de células espermáticas
flageladas. Habitan en trópicos y subtrópicos.
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Hace unos 248 millones de años, las cícadas constituían una parte importante de la flora terrestre, por lo tanto, a este momento
se le conoce como Edad de las Cícadas. La mayoría de las especies están extintas, y actualmente sobreviven alrededor de 10
géneros. Algunas cicadáceas están en peligro de extinción debido a que son colectadas para venta. En Australia hay una cícada
con una edad aproximada de 5,000 años. Existen alrededor de
160 especies. Habitan en climas tropicales y subtropicales.
Géneros representativos: Cycas, Dioon y Zamia.
Figura 5.14 Cycas. (Fuente:
Oronoz et al., 1985).
188
• División Ginkgophyta
La división incluye una sola especie, Ginkgo biloba. Las plantas son dioicas y
caducifolias. Presentan hojas pequeñas, bilobuladas en forma de abanico. Las
semillas de los árboles femeninos producen un olor desagradable, como de
mantequilla rancia. Gynkgo es el género más antiguo de los árboles actuales.
Es nativo de China. Existen fósiles parecidos a los ginkgos de hoy en día.
Figura 5.15 Ginkgo.
(Fuente: Brandwein et
al., 1984).
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Géneros representativos: Ephedra, Welwitschia y Gnetum.
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Las gnetofitas comprenden un grupo diverso de plantas. Comparten algunas
características de las angiospermas: el xilema tiene células conductoras de
agua eficientes y en algunos de sus miembros los grupos de estróbilos parecen racimos de flores. Existen aproximadamente 40 especies de Gnetum que
crecen como árboles o arbustos, y cerca de 35 especies de Ephedra, desarrollándose como arbustos. Sólo vive una especie de Welwitschia en la costa sudoccidental de África; es una planta con hojas grandes. La Welwitschia más antigua
tiene más de 2000 años.
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• División Gnetophyta
Welwitschia. Aspecto general.
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(Fuente: Rost et al., 1985).
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Actividad
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Las gimnospermas poseen semillas desnudas y se dividen en cuatro grupos,
cada uno de los cuales presenta características distintas que debes señalar en
el cuadro siguiente:
Características morfológicas
Número de
especies
Ejemplares
tipo
Coniferophyta
Cycadophyta
Ginkgophyta
Gnetophyta
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• División Anthophyta
(Angiospermas o plantas con flor)
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Las angiospermas se reproducen sexualmente formando flores. Los óvulos están encerrados en el ovario de
la flor y las semillas en el fruto, el cual a menudo contribuye a su dispersión. Las plantas con flor se caracterizan por presentar tejidos de conducción eficientes: el
xilema contiene vasos y traqueidas y el floema consta
de tubos cribosos. Las angiospermas son las plantas
dominantes en nuestro planeta y ocupan más del 90%
de la superficie vegetal. Presentan una gran variedad
de formas y tamaños; comprenden desde pequeñas
plantas que miden unos cuantos milímetros, como la
lenteja de agua Lemma (1-15 mm), hasta árboles de
varios metros de altura. Las angiospermas incluyen especies anuales, bienales y perennes, así como formas
terrestres, acuáticas, parásitas, epífitas y carnívoras.
Prácticamente se han adaptado a vivir en todos los
ambientes, convirtiéndose en las plantas que, como ya
se dijo, dominan el mundo. El registro fósil más antiguo en nuestro planeta corresponde a Archaefructus, antofita que vivió en China hace 120 a 140 millones
de años. Las angiospermas comprenden aproximadamente 250,000 especies.
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Figura 5.16 Diversas
flores.
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Figura 5.17 Ciclo de vida
de una angiosperma. (Fuente: Curtis et al., 2008).
Géneros representativos: Paeonia, Ranunculus, Anemone, Brassica, Cynara,
Zinnia, Dahlia, Gladiolus, Egeria. (Ver anexo 14.)
190
Las angiospermas se dividen en dos grandes grupos: monocotiledóneas y dicotiledóneas.
Las monocotiledóneas se caracterizan porque sus semillas tienen un solo cotiledón. Generalmente presentan hojas con nervaduras paralelas. Sus piezas
florales son en número de tres o en múltiplos de tres. Los haces vasculares están dispersos en el tallo. Carecen de cambium vascular. Presentan raíz fibrosa.
Existen aproximadamente 50,000 especies.
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Son plantas monocotiledóneas: el maíz, el trigo, el arroz, la caña de azúcar,
la cebolla, el ajo, la azucena, el narciso, el nardo, el espárrago, los pastos, las
orquídeas, etcétera.
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Las gramíneas, liliáceas, palmáceas, bromeliáceas y orquidáceas son algunas
de las principales familias de las monocotiledóneas.
(Fuente: Brandwein et al., 1984).
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Las dicotiledóneas constituyen un grupo muy numeroso (aproximadamente
225,000 especies). Se caracterizan por presentar: semillas con dos cotiledones;
hojas con nervadura reticular; tallo con haces vasculares dispuestos a manera
de cilindro; partes florales en número de cuatro o cinco o sus múltiplos; raíz
típica; presencia de cambium vascular. Las dicotiledóneas son plantas herbáceas y leñosas.
Algunas de las familias de dicotiledóneas más importantes son: malváceas,
crucíferas, solanáceas, leguminosas, rosáceas, moráceas, entre otras.
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Son plantas dicotiledóneas: el frijol, el alhelí, la col, el chícharo, el berro, el durazno,
el manzano, el rosal, la papa, el tomate, la dalia, el encino, el girasol, el epazote, el
melón, el mirto, el limón, etcétera.
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(Fuente: Brandwein et al., 1984).
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En las plantas dicotiledóneas se pueden distinguir los siguientes órganos: la raíz está constituida externamente por una zona
terminal con meristemo primario, que permite el crecimiento en
longitud de la raíz y que está protegido por la cofia o pilorriza;
una zona de crecimiento situada arriba de la zona terminal; una
zona pilífera con pelos absorbentes y una zona de ramificación
con raíces laterales.
o.
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El tallo presenta zonas denominadas
nudos, que sostienen a las hojas, entrenudos (espacios entre dos nudos),
yemas terminales y yemas axilares o
laterales.
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Una hoja simple consta de
pecíolo y limbo. El pecíolo sostiene al limbo y lo une al tallo. El limbo es una lámina constituida por una parte superior (haz) y otra
inferior (envés). Posee base, borde, ápice y nervadura. Frecuentemente, en la base del pecíolo se encuentran un par de apéndices
pequeños llamados estípulas.
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Antena
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Pétalo
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Estambre
Estigma
Filamento
Estilo
estambres y pistilo.
Pistilo
La flor es la estructura reproductora
y está constituida por pétalos, sépalos, estambres y pistilo.
Sépalo
Ovario
Receptáculo
Pedúnculo
Partes de la flor
El fruto es el ovario maduro de la flor. Los frutos pueden ser:
simples (secos y carnosos), agregados y múltiples. En su interior se encuentran las semillas.
193
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Importancia de las plantas
En el Reino Plantae se pueden encontrar una multiplicidad de plantas con diferentes usos: industrial, comercial, medicinal, alimenticio, etc. Cabe destacar
que, en el ámbito de la biodiversidad, las plantas ocupan un lugar preponderante, pues desde que el hombre aparece en el planeta están alrededor de él; de
este modo, la relación entre el hombre y su medio vegetal ha sido íntima y vital.
Lo cierto es que el hombre ha vivido con las plantas dependiendo de ellas.
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• Las briofitas son plantas pioneras que forman un sustrato sobre el cual crecen otras plantas. Protegen el suelo contra la erosión. Se utilizan para fabricar arreglos navideños. Los licopodios del carbonífero contribuyeron a la
formación de hulla.
• Las cícadas se utilizan como plantas de ornato.
• Del género Ephedra se extrae la efedrina, un medicamento antiasmático,
broncodilatador adrenérgico y vasopresor.
• La madera de Ginkgo biloba se utiliza para hacer cabañas. Sus hojas se usan
como medicamento para aumentar la circulación sanguínea.
• Las coníferas son importantes desde el punto de vista económico, ya que
son los principales árboles maderables. La madera se utiliza en la construcción de cabañas y casas, pero también para fabricar muebles, pisos,
cajas, postes, vigas, barriles, etc. Los bosques de pinos y abetos impiden
la erosión del suelo. Proporcionan alimento y refugio a diversos animales.
Producen aceites, resinas y trementinas como el aguarrás, que es usado
para diluir pinturas y barnices. Se emplean como árboles de ornato y de
navidad. Son la materia prima de obtención del papel.
• Desde la antigüedad se han utilizado las plantas como fuente de alimento
para el hombre y los animales, ya que proporcionan una importante cantidad de nutrientes. De ellas se emplean las raíces, los tallos, los frutos, las
flores y las semillas. Se utilizan como cereales, legumbres, vegetales de
hortaliza, frutas, condimento, etcétera.
• Entre los cereales más utilizados en la alimentación, tenemos el maíz, el trigo, el arroz, la cebada, el centeno y la avena. El maíz se consume en forma
de atole, elotes, maicena, palomitas, pan, pinole, tortillas, pozole, etc. La
harina de trigo es un alimento nutritivo y constituye la base de la dieta en
pueblos asiáticos y latinoamericanos. El grano de arroz contiene azúcares,
algo de proteínas y vitaminas; con él se elaboran atoles, galletas, pasteles,
sopas, etc. Del centeno se utiliza la harina para fabricar pan. Del grano de la
avena se hacen atoles nutritivos y de fácil digestión.
• Algunas legumbres de importancia usadas como alimento son: el frijol, el
garbanzo, el chícharo, el haba, la lenteja, el cacahuate y la soya. El frijol es
una de las leguminosas más importantes en la dieta del mexicano.
• Los vegetales de hortaliza se cultivan en huertas y son indispensables en la
dieta por su riqueza en vitaminas y minerales, y porque además contienen
celulosa no digerible, que facilita la digestión y la defecación. Son hortalizas
el betabel, el camote, el chayote, el nabo, el rábano, la zanahoria, etcétera.
• Las frutas o frutos contienen agua, sales minerales y vitaminas, principalmente la vitamina C. Algunas de las frutas que se consumen son la guayaba,
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el mango, el plátano, el aguacate, la piña, el melón, el higo, la manzana, la
pera, la uva, la fresa, etcétera.
Las plantas condimenticias se adicionan a los alimentos para sazonarlos y
de esta manera resulten más agradables al paladar. Los más comunes son:
el ajo, el ajonjolí, el azafrán, la canela, el epazote, la yerbabuena, el laurel,
el orégano, el perejil, la canela, la pimienta, el tomillo, entre otros.
Existen plantas hulíferas que proporcionan hule o caucho.
Las plantas textiles se utilizan para elaborar cuerdas, hilos y tejidos. Entre
las principales se pueden citar: el algodonero, el henequén, el ixtle, etc. El
algodonero produce la fibra textil llamada algodón, con el que se fabrican
hilos, alfombras y diversas prendas de vestir. Del aceite de las semillas se
fabrican jabones. Otras plantas textiles son el cáñamo, lino y yute.
Algunas plantas se utilizan en la elaboración de bebidas como el té.
Determinadas plantas producen colorantes, como el palo de Campeche, de
cuya madera se obtiene un colorante llamado hematoxilina, que se utiliza
en laboratorios de biología para teñir tejidos.
Existen plantas venenosas que al ingerirse pueden ocasionar trastornos
graves, incluso la muerte. Por ejemplo, el beleño, la adormidera, el toloache, la cicuta, etcétera.
Numerosas plantas son cultivadas como ornamentales. Se utilizan en parques, jardines, avenidas, etcétera.
Gran número de plantas son medicinales. El chamán, por lo general un experto botánico, probablemente representa al profesional más antiguo en
la evolución social. En su mayoría, las medicinas, así como los alimentos
que ahora usamos, no fueron descubiertos por las ciencias de las sociedades modernas, sino por métodos empíricos practicados durante miles de
años. Así, en el caso de las plantas medicinales, éstas se pueden clasificar
por sus funciones curativas en: antidiarreicas, antitusivas, antiflatulentas,
antirreumáticas, cicatrizantes, colagogas, digestivas, diuréticas, hipoglucemiantes, oftalmológicas, sedantes, etcétera.
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Algunos ejemplos de plantas medicinales de uso común en nuestro país son:
Plantas
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Antidiarreicas
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Función
Epazote de zorrillo, manzanilla, yerba del burro.
Diente de león, ortiguilla, ajo.
Antiflatulentas
Hinojo, menta, anís.
Antitusivas
Tejocote, eucalipto, bugambilia.
Cicatrizantes
Árnica, caléndula, sábila.
Colagogas
Boldo, yerba maestra, marrubio.
Digestivas
Manzanilla, menta, anís.
Diuréticas
Cola de caballo, zarzaparrilla, doradilla.
Hipoglucemiantes
Nopal, wereke, tronadora.
Oftalmológicas
Manzanilla, tomillo, llantén.
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Antirreumáticas
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Actividad
Las angiospermas se dividen en mono y dicotiledóneas. En el siguiente cuadro,
anota sus diferencias y menciona algunas de las familias que corresponden a
cada una:
Familias
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Características morfológicas
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Monocotiledóneas
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Dicotiledóneas
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Reino Plantae
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Incluye organismos eucariontes, fotosintéticos, pluricelulares y que forman un
embrión. Se caracterizan por tener paredes celulares de celulosa. Reproducción asexual y sexual. Agrupa plantas que presentan en sus ciclos de vida alternancia de generaciones. Este reino incluye plantas no vasculares (musgos,
hepáticas y antocerotes) y vasculares (psilofitas, licopodios, selaginelas, colas de caballo, helechos, coníferas, cícadas, ginkgofitas, gnetofitas, antofitas,
monocotiledóneas y dicotiledóneas).
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Las cormofitas son vegetales con células diferenciadas en tejidos que se agrupan para formar órganos, constituyendo de esta manera un cuerpo llamado
cormo. El cormo se caracteriza por tener raíz, tallo y hojas, así como tejidos
especializados para la conducción de agua y alimentos (xilema y floema), de
sostén (colénquima), de resistencia (esclerénquima) y de protección (epidermis y corcho). Son cormofitas los helechos, las colas de caballo, los licopodios,
las selaginelas, las coníferas y las fanerógamas.
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Objetivo
Conocer organismos representativos del Reino Plantae.
Material
Lupa
Lápices de colores
Polytrichum (musgo)*
Selaginella*
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Equisetum*
Helechos de hojas compuestas*
Plantas dicotiledóneas*
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I. Observar con la lupa cada una de las plantas y señalar en ellas las siguientes
características:
A. En Polytrichum: forma y color del gametofito, microfilos y rizoides. En
el esporofito su forma y color, seta y cápsula.
B. En Selaginella: forma del esporofito, microfilos, rizóforos, raíces y estróbilos.
C. En Equisetum: forma y color del esporofito, microfilos, nudos, entrenudos, ramas, rizoma, raíces y estróbilos.
D. En helechos de hojas compuestas: forma del esporofito, rizoma, raíces,
frondas, pecíolo, foliolos (pinnas-pínnulas) y raquis. Forma, color y disposición de los soros en las hojas.
E. En la planta dicotiledónea: raíz (cofia, zona terminal, zona de crecimiento, zona pilífera y zona de ramificación). Tallo (nudos, entrenudos
y yemas). Hoja simple (pecíolo, limbo, ápice, base, borde, haz, envés,
nervadura y estípulas). Flor (pétalos, sépalos, estambres y pistilo).
II. Hacer esquemas.
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Método
Cuestionario
Menciona las características del Reino Plantae.
¿Cuáles plantas observadas tienen microfilos?
¿En qué plantas observadas se presentan los megafilos?
¿En cuáles plantas observadas el esporofito depende del gametofito para subsistir?
5. ¿Cuáles plantas observadas poseen rizoides?
6. ¿Cuáles plantas observadas presentan raíces?
7. ¿Cómo es el esporofito en el helecho?
8. ¿Qué textura tiene el esporofito de Equisetum?
9. ¿Cuáles plantas presentan estróbilos?
10.De las plantas observadas, ¿cuáles son cormofitas?
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Investiga
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1.
2.
3.
4.
Las divisiones en las que se incluyen las plantas estudiadas.
Sugerencias
Observar esporangios en Equisetum y Lycopodium.
Observar haces vasculares de helechos.
Observar conos de pino.
Para entender la anatomía de las plantas incluimos en el anexo 15 todos los
tejidos vegetales.
*
Plantas completas.
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Actividad
Las plantas con semilla forman raíces, tallos, hojas y estructuras reproductoras,
además han colonizado todos los ambientes de nuestro planeta, se clasifican
en dos grupos: con semillas desnudas (gimnospermas) y con semillas cubiertas
(angiospermas). Completa el siguiente cuadro indicando sus caracteristicas:
Características
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Coniferophyta
Cycadophyta
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Gimnospermas
Ginkgophyta
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Gnetophyta
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Dicotiledóneas
Angiospermas
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Monocotiledóneas
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Reino Animalia (animales)
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Los animales se caracterizan por ser eucariontes, heterótrofos y pluricelulares. Sus células carecen de pared celular. Por lo general, se reproducen sexualmente. Se nutren principalmente por ingestión. La mayoría de los animales
pueden responder rápidamente a los estímulos externos como resultado de la
actividad de sus células nerviosas. Algunos son sésiles, pero un gran número
muestra movilidad. Presentan diferentes niveles de organización.
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Algunas de las características más importantes para clasificar a los animales son las capas embrionarias, la presencia o ausencia de celoma, la metamerización, la simetría y el origen de la boca.
Capas embrionarias
De acuerdo con este rasgo, los organismos pueden ser diblásticos y triblásticos. En los diblásticos, el embrión posee dos capas blastodérmicas: una exterior llamada ectodermo, y otra interna que recibe el nombre de endodermo.
Son organismos diblásticos las esponjas y los celenterados. Los organismos
triblásticos comprenden el resto de los animales, en los cuales el embrión
consta de tres capas blastodérmicas: la interna es el endodermo, la intermedia
corresponde al mesodermo y la externa es el ectodermo.
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Los animales más complejos desarrollaron una cavidad entre los intestinos y
la pared corporal denominada celoma. El celoma es la cavidad de los organismos triblásticos revestida por epitelio derivado del mesodermo. En función de
esta característica, existen tres tipos de organismos: acelomados (cnidarios
y platelmintos), seudocelomados (nemátodos y rotíferos) y celomados, que
corresponden a la mayor parte de los animales. En los organismos acelomados, el mesodermo es macizo y, por lo tanto, no tienen cavidad corporal. En
los pseudocelomados hay una cavidad o pseudoceloma que se localiza entre la
pared del cuerpo y el tubo digestivo, pero no está revestida con mesodermo
(los órganos internos están libres dentro del seudoceloma). En los organismos
celomados la cavidad corporal se encuentra revestida por el mesodermo, es
decir, está limitada por un epitelio mesodérmico denominado peritoneo, que
envuelve los órganos internos.
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Presencia o ausencia de celoma
(Fuente: Marín et Álvarez, 1999).
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Metamerización
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En la metamerización, el cuerpo del animal se divide por medio de surcos
transversales en una serie de segmentos similares llamados metámeros; por
ejemplo, el cuerpo de la lombriz de tierra presenta numerosos segmentos llamados metámeros, somitas, o anillos. La metamería la muestran los anélidos
(poliquetos, sanguijuelas y lombrices de tierra) y los cordados.
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Simetría
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La simetría es la disposición de las estructuras corporales con relación al el eje
de su cuerpo. En los organismos asimétricos, el cuerpo no se divide en partes
idénticas por ningún plano (por ejemplo, las esponjas). En la simetría radial,
cualquier línea que cruce el eje central divide al animal en varias mitades simétricas. Los celenterados, los ctenóforos y los equinodermos adultos presentan
simetría radial. En la simetría bilateral, el cuerpo del animal es dividido por un
plano de simetría que pasa por la línea media del cuerpo (plano sagital), partiéndolo en dos mitades simétricas: izquierda y derecha. La mayor parte de los
animales presentan simetría bilateral.
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Origen de la boca
Los animales con celoma se dividen en dos grupos: protostomados y deuterostomados. En los organismos protostomados, la primera abertura que se forma
en el embrión es la boca. Son organismos protóstomos los moluscos, anélidos y artrópodos. Por lo que respecta a los organismos deuterostomados, la
primera abertura da lugar al ano, mientras que la abertura que se convierte en
la boca se forma durante el desarrollo. Son deuteróstomos los equinodermos
hemicordados y cordados. Aquí debemos recordar que el blastoporo (abertura
en la cavidad del embrión) puede dar origen a la boca o al ano.
200

BIOLOGIA I-parte 2

Transcripción

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