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Educación Secundaria
El descubrimiento del microscopio
En la Tierra existen millones de seres de formas y tamaños diferentes, pero todos comparten una característica en común: la célula. Para estudiarla, los científicos han desarrollado el microscopio. El microscopio ha sido una de las herramientas esenciales para el estudio de las ciencias de la vida. Abrió el ojo humano hacia una nueva dimensión. En el siglo XIX se dio un mayor desarrollo de la microscopía, y apareció el microscopio compuesto. A mediados del siglo XX se inventó un nuevo tipo de microscopio, conocido como “microscopio electrónico”, capaz de conseguir aumentos hasta en 100 mil veces y gracias al cual es posible observar estructuras aún más pequeñas, incluso, observar la estructura interior de los organelos como las mitocondrias.
Para iniciar su clase, el profesor de Ciencia y Tecnología pide al estudiante Genix de segundo grado leer a sus compañeros la siguiente información científica:
La célula y la respiración celular
durante los ejercicios físicos
SEMANA 20
2.° grado: Ciencia y Tecnología
La genómica da la razón a Lynn Margulis
El núcleo de nuestras células adquirió sus genes bacterianos por simbiosis. La historia de la vida en la Tierra se divide en dos mitades: hasta hace 2000 millones de años, cuando solo hubo bacterias y arqueas (similares a las bacterias, aunque a menudo adaptadas a condiciones extremas); solo entonces surgió la célula compleja (eucariota, en la jerga científica), de la que todos los animales y plantas estamos hechos. Fue Lynn Margulis quien explicó esa discontinuidad desconcertante: la célula compleja no evolucionó gradualmente desde una bacteria o una arquea, sino sumando ambas en un suceso brusco de simbiosis. La genómica le da hoy la razón.^1 Cuando Genix termina de leer, el profesor le hace las siguientes preguntas: ¿Por qué se piensa que todos los seres vivos tienen un origen común? ¿Cuál es el planteamiento de Lynn sobre las células?
(^1) Sampedro, J. (2015). La genómica da la razón a Lynn Margulis. Ediciones El País S.L.: España: El País (consultado del 26 de julio 2020).
durante los ejercicios físicos
2.° grado: Ciencia y Tecnología
La teoría celular
La biología actual explica la constitución de los seres vivos tomando como base las células. Sus principios básicos son los siguientes^2 :
- La célula es la unidad anatómica de todo ser vivo. Estos están formados por una o más células. - La célula es la unidad fisiológica de todo ser vivo porque es la parte más pequeña con vida propia y realiza todas las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. - Toda célula procede de otra célula, y el material hereditario pasa de madres a hijas.
La célula
La célula, por tanto, es la base de la vida. Así como encontramos diversidad de organismos, también existe diversidad de células. Existen principalmente dos tipos de células: procariotas y eucariotas. Tipos de células Procariota Eucariota Estructuras Simple, sin núcleo celular diferenciado; es decir, su ADN está disperso en el citoplasma.
Más compleja. Tiene su material hereditario fundamental cerrado en una envoltura nuclear. Número de células por ser vivo
Es unicelular, es decir, posee una sola célula.
En la mayoría de casos es pluricelular, es decir, posee más de una célula. Origen Data de hace 3500 millones de años. Se considera que fue la primera célula viva.
Data de hace 1500 millones de años. Se originó por los cambios que realizó la célula procariota. Características secundarias
- Puede sobrevivir a temperaturas extremas.
- Puede ser autótrofa o heterótrofa. - Tiene un citoesqueleto muy estructurado. - Puede tener pared celular o recubrimiento externo de protoplasma.
Estructura de la célula eucariota
Las células eucariotas presentan tres partes fundamentales: la membrana, el citoplasma y el núcleo. La membrana celular Es una capa fina que separa el contenido de la célula del medio que la rodea. Sirve como protección y sostén, facilita la absorción de partículas alimenticias y permite la comunicación con las demás células circundantes. Esta membrana tiene una estructura compleja conformada por una doble capa de sustancias grasas llamadas fosfolípidos, en la que se encuentran incrustadas proteínas de gran tamaño que pueden moverse de un lado a otro, así como por carbohidratos. El núcleo Es el elemento más prominente, rodeado de una envoltura nuclear. Es el depósito de la información genética de la célula, localizada en la cromatina (ADN y proteínas). La cromatina puede estar dispersa en el núcleo o condensada en cromosomas.^3
(^2) Portal Educativo (s. f.). Teoría celular. Recuperado de https://bit.ly/3i4fShi (25 de julio 2020) (^3) Universidad Nacional del Nordeste (2008). Célula eucariota I: generalidades. Recuperado de https://bit.ly/31wkYfO (consultado el 25 de julio de 2020)
durante los ejercicios físicos
2.° grado: Ciencia y Tecnología
La respiración celular
El intercambio gaseoso es el proceso por el cual los seres vivos, utilizando estructuras especializadas, órganos o sistemas, capturan el oxígeno presente en su medioambiente y lo dirigen hacia el interior de sus cuerpos (células) para luego expulsar dióxido de carbono. Los organismos que dependen directamente del oxígeno para respirar se denominan aeróbicos y aquellos cuya respiración ocurre en su ausencia son llamados anaeróbicos. A partir de esta información se define la respiración como el mecanismo mediante el cual las células, en presencia de oxígeno, descomponen la glucosa para extraer la energía química contenida en su interior, liberando dióxido de carbono.
- La respiración celular toma la energía almacenada en la glucosa y la transfiere al ATP. - La respiración celular se da en tres etapas: la glucólisis, el ciclo de Krebs y el transporte de electrones. - Las membranas interna y externa de la mitocondria juegan un papel importante en la respiración aeróbica.
Oxígeno
Oxígeno
O 2
O 2
C 6 H 12 O 6
Dióxido de carbono
Célula
CO 2
Glucosa
Agua Dióxido de carbono
Trifosfato de adenosina (ATP)
Mitocondria
Oxígeno
Dióxido de carbono
O 2 CO 2
Respiración
Oxígeno Nutrientes
Energía
Respiración celular
Dióxido de carbono
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2.° grado: Ciencia y Tecnología
(^5) cK-12 (s. f.). Respiración celular. Recuperado de https://bit.ly/2XrDwN4 (consultado el 25 de julio de 2020)
Etapas de la respiración celular^5
La respiración involucra muchas reacciones químicas. Estas se pueden resumir en esta ecuación: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Energía química (en ATP) Glucosa Oxígeno Dióxido Agua de carbono Las reacciones de la respiración celular se pueden agrupar en tres etapas: la glucólisis (etapa 1), el ciclo de Krebs, también llamado el ciclo del ácido cítrico (etapa 2), y el transporte de electrones (etapa 3). La glucólisis se produce en el citosol de la célula y no requiere oxígeno, mientras que el ciclo de Krebs y el transporte de electrones se producen en la mitocondria y sí lo requieren. La imagen siguiente da una visión general de estas tres etapas.
(6 carbonos)
(3 carbonos)
Recolección neta= 36 ATP
Transporte de electrones
1
2
3
C 6 H 12 O 6
GLUCOSA
PIRUVATO (3 carbonos)
PIRUVATO
CICLO DE KREBS
FOSFORILIZACIÓN
2 ATP 2 NADH
4 ATP
2 FDH 2
2 NADH
8 NADH 2 ATP
32 ATP
2 CO 2
4 CO 2
Glucólisis en el citoplasma
La respiración celular se lleva a cabo en las etapas que se muestran aquí. El proceso comienza con una molécula de glucosa, la cual tiene seis átomos de carbono.
Etapa 1
Etapa 2
Etapa 3
