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Indicadores de logro:
Efectúa un experimento donde se evidencien las propiedades de una membrana biológica.
Explica la composición y funciones del citosol.
Describe la estructura y funciones del citoesqueleto, a partir de un modelo.
Luis: ¿Cómo los seres vivos obtenemos energía?
Irene: La obtenemos a partir de los alimentos.
Luis: Tienes razón, pero me queda la duda ¿cómo extraemos la energía de las biomoléculas entonces?
Irene: De ellos extraemos biomoléculas que almacenan la energía que utilizamos.
Carlos: En este libro encontré que para que los seres vivos utilicemos la energía presente en las biomoléculas, debemos convertirla en energía biológicamente útil. Así se llama la energía que utilizan las células y por ende los seres vivos. Sirve para impulsar el trabajo de las células.
Las dos formas básicas de energía biológicamente útil son: los gradientes eléctricos o químicos y los enlaces inestables de los nucleósidos trifosfatados. Estas moléculas son consideradas monedas energéticas de los seres vivos.
Para aprender más detalladamente acerca de cómo las células obtienen su energía, primero es necesario que leamos la siguiente información y poner atención a las ideas de nuestros amigos. Comencemos.
Lisa: ¿Cómo se obtiene la energía biológicamente útil?
Nico: Existen dos formas básicas para obtenerla: a través de una fuente de energía directa (como la luz), o bien, por la descomposición de biomoléculas de alto contenido energético como los azúcares o carbohidratos, lípidos y proteínas presentes en los alimentos.
Lisa: Para empezar, no todos los seres vivos comen, por ejemplo, las plantas no necesitan comer.
Nico: La vida depende de la dinámica de formación y descomposición de biomoléculas bajo una serie de reacciones químicas denominadas metabólicas.
Los desplazamientos de la ameba se deben a elementos del citoesqueleto en proceso de elongación.
Pi significa fosfato inorgánico e indica que uno de los enlaces inestables del ATP se rompió.
Bien, ahora que hemos conocido algunos conceptos nuevos, estamos listos un pequeño trabajo. No te preocupes si algo te resultó difícil, la siguiente actividad nos ayudará a asentar nuestras ideas.
Fijate que…
Hay dos conjuntos básicos de reacciones metabólicas. Las anabólicas permiten la formación de biomoléculas de alto contenido energético gracias al aporte de energía, mientras que las catabólicas permiten la descomposición de biomoléculas de alto contenido energético generalmente para obtener energía biológicamente útil.
Luis: Ahora que sé que la energía biológicamente útil se obtiene y se usa en las células, me pregunto ¿cómo llega el agua y los componentes de los alimentos hasta ellas? Realicemos la siguiente actividad.
A. ¿Cómo entra el agua y la comida?
Procedimiento:
Escribe de forma libre un texto breve sobre:
a. ¿Cómo llega el agua al interior de nuestras células?
b. ¿Cómo los componentes de los alimentos ingresan a las células?
Para ello, necesitas leer la siguiente información
Nico: Para entender como ingresan las sustancias a las células, primero se debe conocer de qué está recubierta una célula. La capa que recubre las células se denomina membrana plasmática.
Su estructura está constituida principalmente por lípidos y proteínas, los cuales suelen disponerse en una bicapa, al igual que la estructura del recubrimiento de la mayoría de organelos celulares.
Nico: Puesto que las partes no polares de los lípidos son de naturaleza aceitosa, la superficie de las células tiene las características de una pequeña esfera de aceite.
Representación de una membrana biológica. Esta, en su mayoría está compuesta por lípidos dispuestos en una bicapa. La parte no polar se encuentra en el centro de la bicapa y las partes polares en los extremos. Adicional a los lípidos, las membranas suelen presentar proteínas insertadas en su interior o fl anqueando a los extremos.
Luis: ¿Qué sustancias son capaces de atravesar las membranas biológicas?
Es que si es una capa de aceite, creo que no debería poder entrar la sal que comemos, ya que normalmente no se mezcla con el aceite.
Irene: Ya entendí, las membranas biológicas deben tener algo más que solo una capa de aceite.
Necesitan canales que se abren y cierren para controlar la entrada y salida de estas sustancias. Las únicas biomoléculas capaces de formar un canal que pueda hacer esto son las proteínas.
Nico: Los dos tipos básicos de transporte son el activo y el pasivo. El activo requiere trabajo celular, generando un gasto de energía biológicamente útil generalmente en forma de ATP, a diferencia del pasivo, el cual ocurre a favor de un gradiente mediante un proceso denominado difusión simple.
Principales mecanismos de transporte de solutos a través de una membrana biológica.
A, B y C son ejemplos de transporte pasivo.
A: una difusión simple a través de la bicapa de lípidos; B: difusión facilitada por un canal proteico; C: difusión facilitada por un portador proteico específi co D: transporte activo. La parte baja de la fi gura muestra ejemplos de cada tipo de transporte de solutos.
Lisa: La turgencia en células vegetales sirve para desencadenar diferentes procesos necesarios para subsistir, como abrir sus estomas para respirar. Los glóbulos rojos al estar turgentes se encuentran al límite de hidratación.
Lisa: Al igual que la sal, ¿el agua también ingresa a la célula a través de canales de proteína?
El agua puede desplazarse a través de la bicapa de lípidos o por canales. Su transporte se realiza a favor de su potencial hídrico.
A temperatura y presión constantes, el agua se desplaza desde un sitio de menor concentración de solutos hacia otro con mayor concentración de solutos a través de una membrana semipermeable, en este caso, una membrana biológica. Dicho proceso se denomina ósmosis.
Cuando dos compartimientos con distinta concentración de soluto se separan por una membrana semipermeable, se dice que el compartimiento con la mayor concentración de soluto es hipertónico (o hiperosmótico) en relación con el compartimiento con menor concentración de soluto, el cual se describe como hipotónico (o hipoosmótico).
De manera general cuando las células se encuentran en un medio hipertónico, se deshidratan. Los glóbulos rojos al hacerlo, sufren una ruptura de su envoltura, llamada crenación. Las células vegetales separan la membrana de su pared, sufriendo plasmólisis. En un medio isotónico las células sufren un ingreso y salida de agua equiparables. En un medio hipotónico las células se hinchan, ocasionando turgencia.
Irene: ¿Qué hay en el interior de las células?
La respuesta a la pregunta de Irene se encuentra en el citoplasma. Esta es la parte de la célula que aloja, sostiene y transporta los organelos. Está conformada por una parte líquida y gelatinosa denominada citosol y una parte sólida y fi brosa denominada citoesqueleto.
El citosol contiene inmersos los organelos, presenta agua y solutos disueltos. El citoesqueleto está conformado por una serie de proteínas que conforman fibras de sostén para la célula y sus organelos. A su vez contiene proteínas motoras que permiten el movimiento celular, trasporte de organelos y vesículas de manera direccionada dentro de la célula.
B. ¿Las células explotan?
Materiales: microscopio, portaobjeto, cubreobjeto, sangre, cebolla, agua de chorro y embotellada, sal y azúcar.
Procedimiento:
Tu docente formará 4 equipos.
Procede a realizar preparaciones microscópicas al fresco de muestras de sangre y epidermis de cebolla inmersas en las disoluciones presentadas en el cuadro:
3. Prepara 20 mL de cada disolución presentada en el cuadro.
4. Coloca sobre un portaobjetos cada muestra a analizar (en total 8: 4 de sangre y 4 de epidermis). La muestra de sangre consistirá de una gota y la muestra de epidermis, de un segmento. 5. Sobre cada portaobjeto deposita la disolución indicada en el cuadro y coloque los cubreobjetos.
6. Espera entre 1 y 2 minutos, y procede a observar cada muestra en un aumento máximo de 40X.
Puedes buscar videos sobre el citoesqueleto en el QR.
C. Comunicando ¿las células explotan?
Procedimiento:
Dibuja un diagrama de fl ujo que ilustre los pasos seguidos en la actividad B.
Registra los resultados en un cuadro.
Discute los resultados con tus compañeros y escribe tus conclusiones.
4. Investiga las aplicaciones del conocimiento sobre el funcionamiento del citoesqueleto en la elaboración de productos agropecuarios y medicina.
5. Elabora una lista de aplicaciones en dichos ámbitos.
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