lunes, 9 de febrero de 2015

PORTAFOLIO DE GRADO 8° QUÍMICA 2015


ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LOS MATERIALES

LA MATERIA Si observamos nuestro entorno, comprobaremos que estamos rodeados de materia, así, por ejemplo, el aire que respiramos, la silla sobre la que nos sentamos, la ropa que nos viste, la comida que nos alimenta, el agua que bebemos etc, todo ello es materia.

Acabamos de ver que en la Naturaleza existen distintos estados en los que se presenta la materia (Figura 4.1). Veamos algunos ejemplos en condiciones ambientales normales:

• Sólido: cristal, plástico, papel, madera, azúcar, etcétera.
• Líquido: agua, alcohol, aceite, leche, etcétera.
• Gaseoso: aire, vapor de agua, hidrógeno, oxígeno, etcétera.


El agua, que es el compuesto más abundante en nuestro planeta, se puede encontrar, al igual que otros compuestos, en los tres estados de agregación (Figura 4.2). Según la temperatura, el agua se puede encontrar en forma de hielo (sólido), agua (líquido) o vapor de agua (gas). Tú mismo puedes comprobar los tres estados de agregación del agua. Para ello basta con que saques del congelador unos cubitos de hielo y los coloques, en una tarde de verano, sobre un plato que esté al sol. Comprobarás como al cabo de un rato el hielo ha pasado a líquido y poco después desaparece porque ha pasado al estado gaseoso.

Una propiedad importantísima de la materia es la densidad. No debes olvidar que esta propiedad mide la relación entre la masa y volumen de las sustancias permitiendo distinguir unas de otras con suma facilidad, sobre todo las que se encuentran en estado sólido y líquido



DOCENTE: Lic. ISORA E. BARRERA PICO

GRADO: 8°

I. TITULO DE LA PRÁCTICA: NORMAS DE SEGURIDAD Y RECONOCIMIENTO DE MATERIALES DE LABORATORIO

II. OBJETIVOS:

Ø  Conocer y aplicar las normas de seguridad en el laboratorio.
Ø  Reconocer los materiales de laboratorio y explicar sus usos.
Ø  Determinar las características de algunos materiales y determinar diferencias de acuerdo a su estado.


III. INTRODUCCIÓN:

Los laboratorios y las practicas que en ellos se hacen permiten encontrar experimentalmente explicaciones ha
hechos y fenómenos científicos y cotidianos que ayudan a entender la ciencia, por esta razón es necesario
apropiarse  de las normas de seguridad y conocer los materiales de laboratorio lo cual es fundamental para
explicar las causas de ciertos fenómenos. Esto  permite a los alumnos y  alumnas aprender significativamente
conocimientos científicos que podrán abordar haciendo observaciones, mediciones, y cálculos de las
condiciones y variables para el estudio del fenómeno y fundamentar la teoría a través de la experiencia.  En
resumen, los estudiantes aprenderán fácilmente a solucionar problemas de su entorno  siguiendo sencillos
pasos del trabajo científico.


IV. MATERIALES Y REACTIVOS:


BATA DE LABORATORIO              
GUÍA DE LABORATORIO   

GUANTES                                       
PANOLA                                                             
ERLENMEYER                              
PROBETAS 
BEACKER                                   
PIPETA,                                        
GRADILLA,                                    
TUBOS DE ENSAYO                                                      
PINZAS                                         
BALANZA
 MECHERO DE BUNSEN Y DE ALCOHOL
BURETA
ESPATULA
PIEDRAS
AGUA
ETANOL
ACIDO ACETICO
NaCl
C6H12O6   
S
CaO

V. NORMAS Y  REGLAS DEL LABORATORIO

Llegue puntualmente al salón. Es sumamente importante aprovechar el tiempo disponible para el trabajo en el laboratorio.
Se debe entrar con bata larga (a la rodilla o pantorrilla) de algodón y manga larga
Al recoger el material y los equipos para el trabajo correspondiente, se debe revisar el estado de la mesa de trabajo, del material y de los equipos recibidos.
Reporte cualquier falla o irregularidad al Maestro(a) responsable del laboratorio. 
Cada grupo de estudiantes se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material en el laboratorio.
No correr ni gritar en el laboratorio.
No ingiera alimentos ni bebidas en el interior del laboratorio.
No salir del laboratorio a menos que el maestro(a) lo indique.
Ten siempre tus manos limpias y secas. Si tienes alguna herida, tápala.
Si tienes el cabello suelto, recógelo.
Si se maneja alguna sustancia peligrosa, tener mucho cuidado.
Si se vierte sobre ti cualquier ácido o producto corrosivo, lávate inmediatamente con mucha agua y avisa al profesor.
No dejes destapados los frascos ni aspires su contenido.
No use ningún instrumento para el cual no haya sido entrenado o autorizado a utilizar.
Mantenga sólo el material requerido para la sesión sobre la mesa de trabajo.
Los frascos de reactivos deben permanecer en las campanas.
Los demás objetos personales o innecesarios deben guardarse o colocarse lejos del área de trabajo.
Lave el material y devuélvalo limpio y seco.
Deje limpio y seco el lugar de trabajo. Coloque los bancos junto a las mesas o invertidos sobre éstas.

VI.  METODOLOGÍA O PROCEDIMIENTO:

Interiorizar y aplicar las normas de seguridad y pictogramas de peligrosidad explicada por la docente consultarlas y anotarlas en el cuaderno.
De acuerdo a los materiales entregados por la docente hacer el reconocimiento de cada uno de ellos, dando nombre, función y modo de uso. (dibuja los materiales en tu cuaderno).

Gráfica 3.1.
USO DE LA BALANZA: calibra la balanza, verificando que todas las pesas estén en su lugar y/o moviendo el tornillo que esta detrás del plato en la base de la balanza. La balanza esta equilibrada cuando se une el fiel con el 0 (ver gráfica 3.1). Cuando hagas esto pesa el papel (anota), luego pesa con la ayuda de la espátula 4.5 g de C6H12O6   y aumenta 2 g para las otras sustancias NaCl, S y/o CaO (anota).
Grafica 3.1 Balanza de un plato. 

Con los líquidos debes pesar el picnómetro, probeta y/o beacker vacío y seco (anota).
Después pesar el recipiente con agua (anota) y pesar la piedra, anillo u otro material e introducir el material en el recipiente que pesaste con agua.  Luego de haber pesado los sólidos irregulares determina la densidad (D= m x V), de los elementos utilizados. Densidad del oro 19300 Kg/m3 teórico.
Gráfica 4.1.

MEDICIÓN DE VOLUMEN: llena con agua uno de los vasos de precipitado. Esta es el agua que utilizaras para las mediciones que    llevaran a cabo. Dependiendo de la cantidad de líquido que quieras medir, se pueden usar diferentes instrumentos:
Uso de la probeta, mide 25.5 ml de agua para medir correctamente el líquido la lectura se hace por debajo del menisco (ver grafica 4.1). Vierte el agua en el vaso de precipitado vacío, registra la medida del agua con la graduación del vaso. De Grafica 4.1. Lectura de volumen acuerdo con lo que observas ¿seria correcto utilizar un vaso de precipitado como instrumento para medir volúmenes con exactitud? Haz lo mismo con la pipeta, realiza tres mediciones y determina los volúmenes las lecturas deben hacerla varias personas y anotar los diferentes resultados.    

VII. PREGUNTAS:
  1. ¿Por qué son importantes las normas de seguridad en el laboratorio?
  2. ¿En caso de una quemadura por sustancias corrosivas que se debe hacer?
  3. ¿Para qué se utiliza la balanza?
  4. ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?
  5. Dibuje los pictogramas de peligrosidad
  6. ¿Qué se necesita para determinar la densidad de una sustancia?

VIII. RESULTADOS:

Presentar informe de laboratorio con sus observaciones,  anotaciones y conclusiones siguiendo los siguientes pasos:
  1. Portada, objetivos alcanzados, materiales y reactivos utilizados, procedimiento aplicado, preguntas resueltas, conclusiones y bibliografía.

PROPIEDADES GENERALES Y ESPECÍFICAS (O CARACTERÍSTICAS)
Las propiedades generales, Entendemos por materia todo lo que tiene masa y ocupa un volumen. A cada tipo de materia se le llama sustancia (plata, agua, aire). Estas propiedades, masa y volumen, no permiten diferenciar las sustancias y se llaman propiedades generales. Las propiedades generales son aquellas que poseen todos los tipos de materia y, por eso, nos permiten saber qué cosas son materia y que cosas no lo son.
A simple vista podemos distinguir entre muchos tipos de sustancias: la madera, el plástico, el oro o la plata, y muchas más. Los materiales sólidos metálicos presentan una serie de propiedades que les otorgan la característica de ser una fuente importante de aplicaciones tecnológicas. Este es el caso del cobre, y de sus aleaciones, que por ser un elemento de estas características, es utilizado ampliamente como materia prima de objetos tecnológico industriales y domésticos.
Las propiedades específicas (o características) son aquellas que nos permiten distinguir un tipo de materia de otro. Las propiedades específicas (o características) como densidad, temperatura de ebullición y temperatura de fusión, son las que permiten diferenciar unas sustancias de otras. Al contrario que las propiedades generales, existen muchas propiedades específicas: color, sabor, dureza, densidad, brillo, transparencia, conductividad térmica y eléctrica, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, solubilidad, etc.
Los materiales sólidos
Los materiales sólidos son aquellos que, a temperatura ambiente, tienen sus átomos o moléculas altamente agregados, presentando una fuerza de unión alta y una energía cinética baja.
Los sólidos no metálicos
Los sólidos no metálicos tienden a aceptar electrones, es decir, a reducirse formando aniones. Sus átomos se unen entre sí a través de enlaces covalentes y mediante enlaces iónicos con un elemento metal. Estos tipos de enlaces determinan que el sólido no metálico tenga baja o nula conductividad térmica, conductividad eléctrica, maleabilidad, ductibilidad y dureza.
Los sólidos metálicos
Los sólidos metálicos tienen tendencia a oxidarse, es decir, a desprenderse de los electrones de su última capa o capa de valencia, formando de esta manera cationes. Sus átomos se unen entre sí a través de enlaces metálicos o con enlaces iónicos con un no metal, determinando con esto, que estos sólidos tengan una alta conductividad térmica, conductividad eléctrica, maleabilidad, ductibilidad y dureza.
La conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica se define como la capacidad de ciertas sustancias de transmitir la corriente eléctrica. Los sólidos metálicos son buenos conductores de la electricidad ya que en los átomos de los metales hay siempre algún electrón que tiene la tendencia a emigrar porque es periférico y está “débilmente” unido al núcleo, de manera que el enlace metálico hace que exista un flujo de electrones entre sus átomos. Por ejemplo, el cobre, la plata y el oro son excelentes conductores de electricidad, no así el plástico, la madera, etc., donde no existen los enlaces metálicos.
La conductividad térmica
La transferencia del calor o conductividad térmica se logra mediante dos mecanismos. El primero es la interacción molecular, en la cual las moléculas de niveles energéticos relativamente mayores (indicados por su temperatura) ceden energía a moléculas adyacentes en niveles inferiores. El segundo mecanismo de transferencia de calor por conducción es el de electrones libres. La facilidad que tienen los sólidos para conducir el calor varía directamente con la concentración de electrones libres, por lo tanto, se espera que los sólidos metálicos puros sean los mejores conductores de calor, ya que presentan mayor cantidad de electrones libres. La concentración de electrones libres varía considerablemente en las aleaciones metálicas y es muy baja en los no metales. La facilidad con que el calor “viaja” a través de un material lo define como conductor o como aislante térmico. Ejemplos de buenos conductores son los metales como el cobre, la palta, el oro, etc, y de buenos aislantes, los plásticos, maderas, aire.
La maleabilidad
La maleabilidad es la característica que tiene un material para deformarse antes de fracturarse. Esta es una característica muy importante en el diseño de estructuras, puesto que un material maleable es usualmente también muy resistente a cargas de impacto (pesos y fuerzas). Un material maleable tiene, además, la ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación. También se dice que la maleabilidad es la capacidad de un material para formar láminas. Los metales son muy maleables porque la disposición de sus átomos hace que al golpearlos se deslicen unos sobre otros sin romperse, a diferencia de los no metales que son rígidos.
La ductibilidad
La ductibilidad es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por su elevada ductibilidad, la que se explica porque los átomos de los metales se disponen de manera tal que es posible que se deslicen unos sobre otros y por eso se pueden estirar sin romperse
TAREA:
DESARROLLAR LA ACTIVIDAD EN EL CUADERNO


lunes, 2 de febrero de 2015

PORTAFOLIO DE GRADO 11° BIOLOGÍA 2015


DOCUMENTO DE CONSULTA: LA CÉLULA Y SUS COMPONENTES
 MICROSCOPIO VIRTUAL

CONCEPTO DE CÉLULA
De acuerdo con la teoría celular moderna, la célula es considerada como la unidad estructural, funcional, genética de origen de todos los seres vivos.
La célula fue estudiada a comienzos de 1665 por Robert Hooke quien al tomar cortes finos de corcho, observo una celda a las cuales  se les dio el nombre de célula.

Científicos como: Schwann, Schleiden, Virchow, Santiago Ramon y Cajal contribuyeron en la construcción de la teoría celular.

TAREA:

Consultar teoría celular y pegue el microscopio con sus partes y funciones

PARTES DE LA CÉLULA

Membrana Celular:
La célula puede tener diferentes tipos de envoltura pero siempre tiene membrana, estructuras laminares formando básicamente por lípidos y proteínas. La matriz extra celular en las células animales y la pared celular en la célula vegetal.
Hoy se tiene un modelo de membrana propuesto por Singer y Nicholson en 1972 denominado “Mosaico Fluido”, este modelo se basa en tres premisas:
1.     Los lípidos y las proteínas que integran la membrana constituyen un mosaico molecular
2.     Los lípidos y las proteínas pueden desplazarse en el plano de la bicapa lipídica. Por ello las membranas son fluidas
3.     Las membranas son asimétricas en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares
En la membrana celular la célula realiza el intercambio de sustancias con el exterior, en la membrana se llevan muchas reacciones químicas son de importancia para la vida de la célula.
Si la membrana se observa al microscopio electrónico, se pueden ver dos líneas oscuras separadas por una zona clara, el grosor total de la membrana es de 8 a 10 nm. Esta apariencia se debe a que está formada por una doble capa fosfolipidica (dos capas de moléculas de fosfolípidos) todo ello orientados de manera que sus extremos hidrosolubles se encuentren mirando hacia el exterior y los extremos liposolubles hacia el interior (en la membrana se hallan inmersas moléculas de proteínas capaces de desplazarse horizontalmente a través delas capas lipídicas).
Tanto como los fosfolipidos como las proteínas llevan unidades por su parte externa de cadena de azúcares (polisacáridos), se le denomina respectivamente glucólipidos y glucóproteinas y constituyen de esta manera el glucocalix.

TAREA:

  1.   Dibuja o pega el “Modelo de Mosaico Fluido”
  2.   ¿Qué son los lípidos y las proteínas, cuáles son sus características químicas?

PORTAFOLIO DE GRADO 10° BIOLOGÍA 2015

LA CÉLULA Y SUS COMPONENTES

TALLER N° 1 TEORÍAS CELULARES

1.     EL ORIGEN DE LOS SERES VIVOS

La vida sobre la Tierra se originó hace más de 3500 millones de años. Esto se sabe pues se han descubierto fósiles de organismos procariotas en rocas con esa antigüedad.

Los seres primitivos que existían hace 3500 m.a. eran similares a las bacterias más primitivas actuales.

En estos 3500 m.a. la vida se ha desarrollado ocupando todo el planeta y diversificándose en muchos grupos y especies.

ACTIVIDAD: Indica el nombre de los grupos de seres vivos que se observan en la imagen y la fecha o la era en la que aparecieron sobre el planeta.

2.     TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LOS SERES VIVOS

Existen muchas teorías científicas sobre el origen de la vida sobre la Tierra que se pueden resumir en dos:

·         Origen en este planeta por generación espontánea a partir de la materia inanimada (Teoría del origen abiótico de los seres vivos).
·         Origen en otro cuerpo celeste y llegada a éste a través de cometas, asteroides, etc. (Teoría de la panspermia).

3.     FRANCISCO DE REDI

Naturalista y fisiólogo italiano, nacido en Arezzo en 1626 y fallecido en Pisa en 1698. Demostró que los insectos no nacen por generación espontánea. Realizó estudios sobre el veneno de las víboras, y escribió “Observaciones en torno a las víboras” (1664). Fue también poeta y perteneció a la Academia de la Crusca, cultivando principalmente el género humorístico.

4.     LOS EXPERIMENTOS DE REDI SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

En tiempos de Redi (S. XVII) la gente creía que los seres vivos se podían generar a partir de la materia inanimada:

Teoría de la generación espontánea. Redi puso en tres recipientes: 1, 2 y 3, un trozo de carne. El primero lo dejó destapado, el segundo lo tapó con un pergamino y el tercero con una fina gasa. Después de varios días observó que sólo en el primero aparecían gusanos. Fig. 1.








5. LOS EXPERIMENTOS DE PASTEUR SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

Louis Pasteur (S. XIX) puso caldo de carne en una redoma (1). Le alargó el cuello dándole una forma acodada y lo calentó hasta la ebullición (2). Observó que, después de enfriado, en el caldo de carne no se desarrollaban microorganismos y que se mantenía no contaminado, incluso después de mucho tiempo. Si se rompía el cuello (3) o se inclinaba la redoma hasta que el caldo pasase de la zona acodada (4) este se contaminaba en poco tiempo.

CONCLUSIÓN

Los experimentos de Redi y de Pasteur parecieron demostrar que la _____________________________ no era posible y que la vida no se pudo originar por generación espontánea. Ahora bien, en el siglo XX, un científico ruso, Oparin, retomó las ideas de la generación espontánea y planteó una “Teoría sobre el origen abiótico de los seres vivos”.

Hoy se piensa que, efectivamente, la generación espontánea no es posible en la actualidad pero que hace más de 3600 m.a. se dieron unas condiciones que la hicieron posible (atmósfera sin oxígeno y ausencia de seres vivos animales).

7. OPARIN

Oparin, Alexandr Ivánovich: Bioquímico ruso (1894 -1980), pionero en el desarrollo de teorías bioquímicas acerca del origen de la vida en la Tierra.

Oparin se graduó en la Universidad de Moscú en 1917, donde fue nombrado catedrático de bioquímica en 1927, y desde 1946 hasta su muerte fue director del Instituto de Bioquímica A. N. Bakh de Mo







LA CÉLULA
NIVELES DE ORGANIZACIÓN

En la actualidad se considera a la célula como la unidad morfológica y funcional de todos los seres vivos. Morfológica, en la medida en que todos los seres vivos están formados por una o más células, y funcional, en cuanto que las funciones que caracterizan al ser vivo (nutrición, relación y reproducción) también tienen lugar a nivel celular. También se suele decir que la célula es la porción más pequeña de materia viva que está dotada de vida propia: de una célula es lícito decir que "vive", mientras que no lo es decirlo de una proteína o de un ácido nucleico.

El área de la Biología que tiene como campo de estudió la célula es la citología la cual tiene una estrecha relación con la bioquímica y la genética

El desarrollo de la microscopia permitió conocer más de cerca un mundo desconocido por el ojo humano. El microscopista inglés Robert Hooke, analizando con su microscopio láminas finas de corcho observó que éste estaba formado por un retículos de pequeñas (celdas), acuñando así el término célula  a (del latín cellulla = celdilla). A pesar de que se habían dado los primeros pasos en el estudio de las células, el siglo XVIII no deparó ningún avance significativo en este campo. Fue en la primera mitad del siglo XIX cuando el perfeccionamiento de los microscopios, la puesta a punto de técnicas de tinción para aumentar el contraste de las preparaciones, y la invención de aparatos, denominados microtomos, que permiten cortar láminas muy finas de materiales biológicos, condujeron a una serie de descubrimientos que desembocaron en la formulación de la teoría celular.
La constatación de que las células se encontraban presentes en todos los tejidos vivos sometidos a observación llevó al botánico M. Schleiden y al zoólogo T. Schwann a formular en 1837 dicha teoría de manera clara y precisa, afirmando que la célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos, con capacidad para mantener de manera independiente el estado vital.
  1. La célula es la unidad estructural básica de todos los organismos. ·
  2. La célula constituye la unidad fundamental de los seres vivos.
  3. Todo organismo vivo está constituido por una o por una multitud de células.
Este es el enunciado básico de la teoría celular. La Teoría Celular, tal como se le considera hoy, puede resumirse en cuatro proposiciones: 
  1. En principio, todos los organismos están compuestos de células. ·
  2. En las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo. ·
  3. Las células provienen tan solo de otras células preexistentes. ·
  4. Las células contienen el material hereditario.

LAS CÉLULAS Origen, organización y estructura.

Teoría celular Antecedentes:

1665 Robert Hooke laminilla corcho “celulas”
1632-1723 Antony Van Leewenhoek observación microorganismos, células animales y vegetales.
1672 Reignier de Graaf “folículo de Graaf” en el ovario.
1838 Mathias Schleiden (botánico). “Todos los tejidos vegetales están formados por células”.
1839 Theodor Schwann (zoólogo) llegó a la misma conclusión en animales y propuso que la base de toda vida es la célula.
1858 Rudolf Virchow (patólogo) propuso que todos los seres vivos están formados por una o más células y generalizó que las células solo pueden formarse a partir de células preexistentes.
1889 Santiago Ramón y Cajal Teoría celular:

1.    Todos los seres vivos están formados por células.
2.    Las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos (metabolismo) tienen lugar dentro de la célula.
3.    Las células se originan a partir de otras células.
4.    Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los que forman parte y esta información se transmite de la célula madre a la célula hija. Unidad morfológica, fisiológica y de reproducción de los seres vivos. La célula como unidad bioquímica y genética.

Tomado de: http://www.colegiovirgendeeuropa.com/PDFs/apuntes%20maria%20jesus/2bach/La%20celula/Resumenes%20contenidos%20LA%20CELULA.pdf

Modelos de organización celular

Hay dos tipos de células, las PROCARIOTAS y las EUCARIOTAS (Animal y vegetal).

PROCARIÓTICAS. Son muy simples, muy primitivas. Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por NO tener un núcleo propiamente dicho. Esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana y diferenciado del resto del citoplasma. Además su ADN no está asociado a histonas y está formando un único cromosoma. Son procariotas, entre otras, las bacterias, las cianofíceas y los micoplasmas.

EUCARIÓTICAS. Son las células características del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, tanto animales como vegetales. Su estructura es más evolucionada y más compleja. Poseen orgánulos celulares y un núcleo verdadero diferenciado del citoplasma y separado de él por una membrana. Su ADN está asociado a proteínas, histonas y otras, y estructurado en numerosos cromosomas.

DIFERENCIAS ENTRE LAS CÉLULAS VEGETALES Y ANIMALES


Por lo general, las células vegetales son de mayor tamaño. Además, tienen plastos y están envueltas en una gruesa pared celular, también llamada pared celulósica o membrana de secreción. Sus vacuolas son de gran tamaño y no tienen centriolos.

03/03/2015
















TITULO: CLASE DE CÉLULAS 
ORGANIZACIÓN GENERAL DE LAS CÉLULAS

ACTIVIDAD PARA DESARROLLAR:

  1. Haz clic en la siguiente dirección: Clases de células: Organización general de la células
  2. Lee el documento y describe estructural y funcionalmente cada uno de los orgánulos celulares para las células: procariotas, eucariotas, animal y vegetal
  3. Acompaña la descripción de cada orgánulo con su dibujo o imagen
  4. Dibuja la célula animal y vegetal
NOTA: La actividad se debe desarrollar en el cuaderno de biología, se revisara la próxima clase (09/03/15 grado 10°2 y 10/03/15 grado 10°1)


ANIMACIÓN CÉLULA

REPRODUCCIÓN CELULAR, MITOSIS Y MEIOSIS

ANIMACIÓN DIVISIÓN CELULAR







FISIOLOGÍA CELULAR: Nutrición celular, Reproducción celular y Transporte celular.

La célula, en tanto que unidad funcional de los seres vivos, está capacitada para llevar a cabo las funciones características de éstos, a saber, nutrición, reproducción y relación. Dicho de otro modo, las funciones que caracterizan a los seres vivos también tienen su contrapartida a nivel celular. La Fisiología celular se ocupa del estudio de estas funciones.

FUNCIONES DE NUTRICIÓN

La nutrición es un conjunto de procesos mediante los cuales las células manipulan eficazmente la materia y la energía que extraen de su entorno y las emplean para edificar y mantener sus propias e intrincadas estructuras. La nutrición celular se lleva a cabo en varias fases, cada una de las cuales incluye a su vez diferentes procesos:

Incorporación de los nutrientes: Se lleva a cabo mediante diferentes modalidades de transporte a través de las membranas que, en función del tamaño molecular de las sustancias incorporadas, puede ir precedido o no por un proceso de endocitosis.
Preparación de los nutrientes para su utilización: Algunas sustancias de elevado peso molecular no pueden ser utilizadas directamente por las células y deben sufrir un proceso previo de digestión, que las transforma en otras más simples que sí pueden ser asimiladas.
Utilización de los nutrientes: Las células utilizan los nutrientes que incorporan de su entorno para construir y mantener sus propias estructuras y para obtener la energía que necesitan para llevar a cabo diferentes procesos celulares. Todo ello lo consiguen mediante una compleja red de reacciones químicas catalizadas por enzimas que globalmente recibe el nombre de metabolismo. Dada la gran complejidad del metabolismo se pospondrá su estudio para capítulos posteriores.
Eliminación de los productos de deshecho: Las sustancias que una vez incorporadas no resultan asimilables por la célula tras el proceso de digestión son expulsadas al medio extracelular, generalmente por exocitosis. Por otra parte, los productos finales del metabolismo también son excretados fuera de la célula mediante transporte a través de la membrana. A continuación se estudiarán los diferentes procesos implicados en la nutrición celular.


DIGESTIÓN CELULAR.

Las partículas alimenticias que la célula incorpora mediante endocitosis no resultan directamente asimilables por ella. Estas partículas no pueden atravesar, la membrana de la vesícula en la que se encuentran confinadas. Estas partículas, por ser ajenas a la célula, no podrían formar parte de su maquinaria bioquímica, y no serían de utilidad. Para que estas sustancias puedan incorporarse deben ser degradadas en un proceso de digestión celular. La digestión celular consiste en una serie de reacciones de hidrólisis, catalizadas enzimáticamente, en las que se rompen los enlaces covalentes que mantienen unidas a las macromoléculas. De este modo se rompen los enlaces glucosídicos de los polisacáridos y oligosacáridos liberándose los correspondientes monosacáridos, los enlaces peptídicos de las proteínas liberándose los correspondientes aminoácidos, los enlaces éster de los lípidos liberándose la glicerina y los ácidos grasos, y los enlaces éster-fosfato de los ácidos nucleicos liberándose los correspondientes nucleótidos. Así pues, la digestión celular es un proceso en el que diversas sustancias de tamaño molecular elevado y estructura compleja (macromoléculas) son degradadas y transformadas en otras de menor tamaño y estructura más simple que resultan fácilmente asimilables por la célula. Los enzimas que catalizan las mencionadas reacciones se encuentran en los lisosomas, responsables de la digestión celular.

Se distinguen dos modalidades de digestión celular: la digestión extracelular, que se lleva a cabo fuera de la célula, y la digestión intracelular, que se lleva a cabo en el interior de la misma.

Digestión extracelular

El alimento, siempre de procedencia externa, no necesita ser previamente incorporado por endocitosis sino que permanece en el medio extracelular. Los lisosomas se aproximan a la membrana plasmática y, por exocitosis, vierten a dicho medio su contenido en enzimas hidrolíticos, los cuales pueden ahora actuar directamente sobre las partículas alimenticias y liberar las unidades monoméricas que forman parte de los diferentes tipos de macromoléculas que las constituyen. Los productos de la digestión pueden a continuación incorporarse directamente al citosol mediante diferentes modalidades de transporte a través de la membrana plasmática. Este tipo de digestión se da sobre todo en organismos pluricelulares.
Digestión intracelular

El alimento se encuentra confinado en el interior de una vesícula membranosa intracelular en cuyo interior tiene lugar el proceso de digestión. La digestión intracelular puede ser heterofágica, si el contenido de esta vesícula es de procedencia extracelular(El alimento, de procedencia extracelular, es incorporado previamente por endocitosis y se encuentra confinado dentro de una vesícula endocítica también denominada vacuola alimenticia o fagosoma), o autofágica si es de procedencia intracelular (En la digestión intracelular autofágica no es necesario ningún proceso previo de endocitosis; en lugar de ello, las membranas de una determinada zona del retículo endoplasmático liso engloban al orgánulo que ha de ser eliminado constituyendo una vacuola autofágica o autofagosoma). Ambos tipos de digestión se muestran en la Figura 12.9.


FUNCIONES DE REPRODUCCIÓN

La reproducción es la capacidad que presentan los seres vivos para dar lugar a otros seres vivos semejantes a sus progenitores. Las células, en cuanto que unidades funcionales de todos los seres vivos, también presentan esta capacidad. Es más, la reproducción celular es un proceso previo a la reproducción de todo ser vivo. La información genética que gobierna todos los procesos celulares se encuentra depositada, en forma de secuencias de nucleótidos, en las moléculas de DNA que forman parte de los cromosomas. Es por ello que, si la célula madre ha de transmitir sus características estructurales y bioquímicas a las células hijas, el proceso de división celular debe garantizar que cada una de ellas reciba una copia exacta de la información genética que poseía la célula madre, es decir, una dotación cromosómica completa. Para conseguir este fin estos mecanismos operan no sólo durante el proceso de división, sino en todo el ciclo celular.

EL CICLO CELULAR

Se denomina ciclo celular a la sucesión de acontecimientos que tienen lugar a lo largo de la vida de una célula, desde que finaliza la división que le dio origen hasta que se divide a su vez para dar lugar a dos nuevas células hijas (Figura 12.10). El ciclo celular consta de dos etapas principales:

La interfase y la división celular. Durante estas dos etapas la célula, y sobre todo su núcleo, sufren una serie de cambios importantes.

Interfase: Así se denomina a la etapa que media entre dos divisiones celulares sucesivas, período de "reposo". En la interfase los cromosomas permanecen desespiralizados, en la forma que hemos denominado cromatina, y no es posible distinguirlos, durante esta fase se da la duplicación del material genético previo a la división celular.

La interfase puede dividirse a su vez en tres períodos, denominados G1, S y G2. Durante el período G1 se produce un crecimiento general de la célula con duplicación de muchos de sus orgánulos, mientras que en el núcleo se sintetiza activamente RNA mensajero que dirigirá la síntesis de las proteínas celulares. Durante el período S  enzimas llevan a cabo la duplicación de las moléculas de DNA que forman parte de los cromosomas; al mismo tiempo se sintetizan histonas que rápidamente se asocian con el DNA para formar nuevas fibras de cromatina. Al finalizar el período S la célula ya posee dos copias completas de su información genética, que posteriormente podrán ser repartidas entre las dos células hijas. Durante el período G2 la célula simplemente se prepara para la puesta en marcha del proceso de división celular; todavía no se pueden distinguir los cromosomas, pero están divididos en dos cromátidas hermanas, cada una de ellas conteniendo una molécula de DNA que es copia fiel de la que se encuentra en su vecina. La duración de la interfase varía considerablemente en función del tipo de célula. Los períodos S y G2 son relativamente constantes. El período G1 es el más variable.

División celular

Una vez finalizada la interfase, la célula, con su material genético ya duplicado, entra en el proceso de división (período M del ciclo celular). En este proceso, que en la mayoría de las células dura alrededor de una hora, se
realizan mecanismos que garantizan que cada una de las células hijas reciba una dotación cromosómica completa. Existen dos tipos de división celular: mitótica y meiótica.

La división celular mitótica, consta de dos fases:
La mitosis o división del núcleo, y la citocinesis o división del citoplasma. La mitosis, también llamada cariocinesis, es un proceso en el que el núcleo de la célula madre se divide para dar lugar a los núcleos de las dos células hijas. Aunque se trata de un proceso continuo, es habitual que, para facilitar su estudio, se distingan en él cuatro fases sucesivas denominadas profase, metafase, anafase y telofase.

a) Profase: Es la fase más larga y compleja. Las fibras de cromatina comienzan a condensarse progresivamente de manera que al comienzo de la profase los cromosomas empiezan a hacerse visibles como delgados filamentos en el interior del núcleo. A medida que esta condensación progresa los cromosomas se van haciendo más cortos y más gruesos, y se puede apreciar que están formados por dos cromátidas hermanas que permanecen unidas por el centrómero (Figura 12.11). Paralelamente a todo ello, el nucleolo se va difuminando y termina por desaparecer

Mientras esto sucede en el núcleo, en el citoplasma comienza a formarse el huso mitótico, que, debido a que se tiñe con dificultad, se denomina también huso acromático. El huso mitótico es una estructura formada por microtúbulos que se encargará de dirigir los movimientos de los cromosomas a lo largo de la mitosis. En las células animales el huso mitótico se forma a partir del centrosoma (Figura 12.12). La pareja de centriolos (diplosoma) presente en este orgánulo se ha duplicado ya durante el período S del ciclo celular, pero las dos parejas resultantes permanecen unidas en un solo centrosoma hasta el comienzo de la profase.

En este momento, el centrosoma se divide para dar lugar a dos centrosomas hijos cada uno de los cuales cuenta ya con un diplosoma formado por dos centriolos. Los centrosomas hijos comienzan a separarse y se dirigen a polos opuestos de la célula. A medida que se van separando, van organizando entre ellos un haz de microtúbulos que constituyen el huso mitótico. Hacia el final de la profase los centrosomas hijos han alcanzado ya polos opuestos de la célula y el huso mitótico está ya completamente formado.

En las células vegetales, que carecen de centriolos, el huso mitótico se organiza a partir de una zona difusa y desprovista de orgánulos, la zona clara, que se divide al comienzo de la profase para constituir los dos polos del huso. En la parte final de la profase, que algunos denominan prometafase, la envoltura nuclear se rompe y sus membranas se van diluyendo en el retículo endoplasmático hasta hacerse indistinguibles. Los cromosomas, que se han ido acortando y engrosando a lo largo de toda la profase, presentan ya su aspecto característico de bastoncillos alargados divididos longitudinalmente en dos cromátidas. En el centrómero de cada uno de ellos se forma un gránulo denso y oscuro denominado cinetocoro. La desaparición de la envoltura nuclear permite que los cromosomas puedan interactuar con los microtúbulos del huso mitótico. Cada cromosoma se une a través de su cinetocoro a uno de estos microtúbulos. Puesto que hay más microtúbulos que cromosomas, algunos de ellos quedan libres, y se denominan microtúbulos polares, mientras que otros, los que están unidos a algún cromosoma, se denominan microtúbulos cinetocóricos.

Metafase

La tracción ejercida por los microtúbulos cinetocóricos, que se dirigen desde cada cromátida hacia polos opuestos del huso mitótico, obliga a los cromosomas, que han alcanzado su máximo grado de condensación y acortamiento, a alinearse en el plano ecuatorial de la célula constituyendo la llamada placa metafásica (Figura 12.11). Una vez formada la placa metafásica, se produce la división de los centrómeros que mantenían unidas a las cromátidas hermanas de cada cromosoma. De este modo, las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma metafásico se escinden y dan lugar a dos cromosomas hijos (ver Figura 11.23). La división de los centrómeros marca el final de la metafase.

Anafase

Los cromosomas hijos, que ya no están divididos en cromátidas, se van desplazando desde la placa ecuatorial hacia polos de la célula arrastrados por los microtúbulos cinetocóricos (Figura 12.11). Se forman así dos grupos idénticos de cromosomas hijos cada uno se dirige hacia un polo opuesto del huso mitótico. Los microtúbulos cinetocóricos se van despolimerizando por el extremo próximo al polo celular, con lo cual ejercen una tracción sobre los cromosomas hijos que se ven así arrastrados hacia el polo respectivo. Al mismo tiempo los microtúbulos polares se alargan haciendo que los dos polos del huso se separen todavía más, con lo cual colaboran en el desplazamiento de los cromosomas. Hacia el final de la anafase los cromosomas hijos alcanzan los polos opuestos del huso mitótico situándose en la inmediaciones de los respectivos centrosomas hijos.

Telofase

Los dos grupos de cromosomas hijos que se han constituido durante la anafase van a dar lugar ahora a los núcleos de las futuras células hijas (Figura 12.11). Los acontecimientos que tienen lugar durante la telofase son similares a los de la profase, pero transcurren en sentido inverso. Los cromosomas comienzan a desespiralizarse, haciéndose cada vez más largos y delgados, hasta que al final de la telofase se hacen indistinguibles y adoptan el aspecto característico de la cromatina interfásica.

Va apareciendo en cada núcleo hijo un nucleolo, que se forma a partir de determinados cromosomas denominadas organizadores nucleolares. Las membranas del retículo endoplasmático se organizan y reconstruyen las envolturas nucleares alrededor de cada grupo de cromosomas hijos. Mientras tanto en el citoplasma, los microtúbulos del huso mitótico se despolimerizan, haciéndose cada vez más tenues, hasta desaparecer por completo. Con los últimos acontecimientos de la telofase se da por terminada la mitosis, con el resultado de que, a partir del núcleo de la célula madre, se han obtenido dos núcleos hijos, cada uno de ellos con una dotación cromosómica completa.

Para completar el proceso de división celular, se ha de dividir, además del núcleo, el citoplasma de la célula madre. El proceso de división del citoplasma, denominado citocinesis, transcurre en parte paralelo a la mitosis: suele iniciarse durante la anafase, y continúa una vez finalizada la telofase.

La citocinesis es, en algunos aspectos, diferente según se trate de una célula animal o de una célula vegetal.

DIVISIÓN CITOPLASMÁTICA (CITOCINESIS)


      
No es una fase de la mitosis. Es la división del citoplasma en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares. En las células animales se hace por estrangulación, desde fuera hacia adentro, y en las vegetales se hace por crecimiento de la pared celular desde dentro hacia afuera. El resultado final es que la célula madre se ha transformado en dos células hijas idénticas genéticamente.

La Meiosis:

Tampoco es una reproducción en sí misma, sino que es un proceso de división nuclear que utiliza los mismos mecanismos que la mitosis, por lo que es bastante parecida, aunque su significado biológico es diferente ya que es reducir a la mitad el número de cromosomas para que no se duplique el número de la especie tras la fecundación (= fusión de gametos). La meiosis es en realidad una doble división (de las cuales la segunda es como una mitosis normal) que se da exclusivamente en células diploides. El proceso comienza igual que la mitosis, es decir, con una replicación previa de todas las cadenas de ADN al final de la interfase, de manera que al comenzar la división tenemos doble número de cadenas; tras la duplicación comienza la meiosis.

DIVISIÓN I
PROFASE I
Es similar a la de mitosis en cuanto a que es una fase de preparación:
Desaparece la membrana nuclear (3)
Se espiralizan las cadenas de ADN, apareciendo los cromosomas (1)
Se duplican los centriolos (2) y migran a los polos (4)
Se forma el huso acromático (6)
Cada par de cromosomas se une a una fibra del huso (5)
Hasta aquí sucede como en una profase mitótica normal. Las diferencias con la profase normal se dan en el comportamiento de los cromosomas, ya que éstos antes de unirse a las fibras del huso se van moviendo y se agrupan por parejas de manera que los cromosomas que son iguales (CROMOSOMAS HOMÓLOGOS) quedan formando pares unidos cromátida contra cromátida; esta unión va a permitir que se lleve a cabo el proceso más importante de la reproducción sexual ya que es el que permite que las generaciones filiales sean diferentes a las parentales, es la RECOMBINACIÓN GENÉTICA, que consiste en que las cromátidas de los cromosomas homólogos que quedan juntas se intercambian trozos de sus cadenas de ADN, apareciendo cromátidas nuevas que antes no existían, las cromátidas recombinadas, que darán lugar a la aparición de individuos adultos nuevos que tampoco existían anteriormente.

Una vez realizada la recombinación en todos los cromosomas cada par de homólogos se une a una fibra del huso (5), es decir, se colocan dos cromosomas por cada fibra del huso acromático, en lugar de un cromosoma por fibra como sucedía en la mitosis; luego los pares se desplazan para colocarse en el centro de la célula.

METAFASE I
Los pares de cromosomas homólogos se sitúan en la parte media de la célula formando la placa ecuatorial (1).

ANAFASE I
 
Se produce la separación y migración de los cromosomas homólogos, por lo que a diferencia de lo que sucedía en la mitosis, los que se desplazan son cromosomas enteros en lugar de cromátidas. Al final de la anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas.

TELOFASE I
  
Como en la telofase normal, se puede regenerar nuevamente el núcleo (1), iniciándose inmediatamente la División II."

CITOCINESIS I
La célula binucleada divide su citoplasma en dos, quedando dos células hijas que van a entrar en la segunda división meiótica.