BIOLOGÍA #1

Biología como ciencia de la vida

Al inicio del bloque 1. 

Propósito: 

Se trata del objetivo  educativo que se pretende alcanzar con el bloque. 

2. Conocimientos Es el conjunto de saberes disciplinares desarrollados de forma ordenada y congruente con los fines formativos y académicos de tu libro. 

3. Aprendizajes esperados 

Son los que se espera que logre  el estudiante al terminar el semestre,  al realizar actividades de forma concreta, precisa y visual en situaciones de la vida personal, escolar y social, que a su vez están relacionados directamente con el “saber”, el “saber hacer”, el “saber ser” y el “saber convivir”. 

4. Habilidades:

 Hacen referencia al “saber hacer” , mediante acciones que fomenten el talento,  la pericia o la aptitud para desarrollar tareas específicas con eficiencia y eficacia. 

5. Actitudes Son predisposiciones aprendidas a responder de un modo consistente a un objeto social,  que comprenden el “saber ser”  y el “saber convivir” . Sirven para atender un propósito, una situación o una actividad, a su vez facilitan procesos de sensibilización y colaboración  para favorecer el proceso afectivo  y emocional.

 Evaluación diagnóstica 

Recuerdas tus conocimientos previos, mediante preguntas abiertas o de opción múltiple al inicio de cada bloque,  lo cual te permite identificar tus capacidades cognitivas con relación a las temáticas a desarrollar en la obra.

Características de la ciencia y del método científico 

Son características de la ciencia las siguientes: 

Sistemática. La sistematización que caracteriza a la ciencia se debe al orden que toma la organización de sus conocimientos al relacionar el desarrollo de las nuevas ideas de los avances científicos con las contribuciones que ya existen, dando como resultado un sistema de conocimientos con una secuencia ordenada de datos. 

Metódica. En la investigación científica no siempre se sigue de manera estricta los pasos de un método preestablecido, cada investigador o equipo de investigadores asume una actitud crítica para explorar e intentar descubrir las nuevas ideas. Sin embargo, en el curso de una investigación existen prácticas comunes que facilitan el proceso, como la observación, la hipótesis y la comprobación. La observación:  la curiosidad que caracteriza a todo investigador debe conducirlo a examinar cuidadosamente algo que le ha llamado la atención y que podemos llamarlo fenómeno, para ello se vale de sus sentidos y del apoyo de instrumentos como la lupa, el microscopio, la regla y otros. La información de la observación formarán los datos  del experimento, que deben registrarse para su posterior análisis. 

La hipótesis: es la suposición o explicación tentativa y lógica que el investigador da al fenómeno observado y que puede servir de guía a la investigación. 

La comprobación: en esta etapa de la investigación se somete a rigurosas pruebas la hipótesis dando como resultado su confirmación o su rechazo. 

Objetiva. 

Esta característica de la ciencia permite que todo observador perciba los hechos naturales de la misma forma, tal como son, sin factores subjetivos o sentimientos, de manera que le puedan dar una información confiable del mundo natural. 

Origen natural del fenómeno en estudio. Esto implica reconocer que el hecho que se estudia puede ser investigado como fenómeno natural y no sobrenatural como en un principio se le atribuía. 

Verificable. 

Es la confirmación o rechazo de la hipótesis, que sometida a las pruebas correspondientes llegan a confirmar o rechazar la explicación que se hace del fenómeno. Modificable. Cuando la hipótesis sometida a una serie de experimentos no se confirma, debido a que, aun teniendo un planteamiento general correcto, pero algunos datos estén equivocados, se reevalúa, se modifica y se vuelve a formular la hipótesis, esto significa que se hacen otras predicciones y se diseñan nuevos experimentos. Son características del método científico las siguientes: 

El método experimental 

una modalidad del método científico, es la serie ordenada de operaciones que la persona dedicada a la ciencia realiza ante un problema, cuestionado por algún fenómeno natural y que con base en experiencias ya adquiridas le conducen al logro de nuevos conocimientos o a consolidar los ya obtenidos. 

Los pasos fundamentales del método experimental son los siguientes: Observación ,  es ver detenidamente todas las características de algo que ha despertado nuestro interés, empleando los órganos de nuestros sentidos e instrumentos como lupas, microscopios, balanzas, reglas, etc., y reuniendo toda la información obtenida sobre los diferentes rasgos que presenta el fenómeno. Este paso se conserva durante todo el proceso. Planteamiento del problema ,  consiste en formular preguntas sobre lo observado, analizar toda la información obtenida, estableciendo comparaciones de semejanza y diferencia con casos ya conocidos, para precisar el problema que adquiere el rango de objetivo central. Este paso se encuentra estrechamente relacionado con la observación, ya que ésta podrá tener sus mejores resultados le sigue una buena calidad de an álisis consecuencia  de un cúmulo de información que se llegue a reunir sobre el objeto de estudio.

Formulación de hipótesis.  La hipótesis es la explicación tentativa o suposición con base en conocimientos adquiridos de la causa del fenómeno; puede surgir como respuesta a la pregunta o preguntas formuladas al plantearnos el problema, porque pretende dar una explicación de lo que se estudia y que pudiera ser verificado. A través de la hipótesis se llega a entender las relaciones que puede haber entre los diferentes aspectos observados, la hipótesis jamás podrá ser una conclusión, ya que debe someterse a las rigurosas pruebas críticas de un proceso experimental.

Planeación y diseño del experimento ,  es el plan de actividades que nos proponemos realizar para comprobar nuestra hipótesis. En él incluimos los objetivos del experimento, los antecedentes de conocimiento, una investigación bibliográfica previa sobre el caso, la relación del material y equipo que se va a emplear, el procedimiento experimental y, al final, los resultados y conclusiones que se obtengan. En el diseño de un experimento controlado también es importante  tomar en cuenta las variables; una variable es el factor causante del cambio que se puede observar en el experimento. La condición a que se somete el experimento para probar la hipótesis se llama variable independiente, experimental o manipulada y el cambio observable o medible que resulta del efecto de la variable independiente se denomina variable dependiente o de respuesta. Por ejemplo, en un experimento controlado, se emplean dos terrenos con similares características de suelo y clima, en ambos se va a cultivar maíz; para comprobar la hipótesis que fertilizando el suelo con nitrógeno se desarrolla mejor la planta y su producción se incrementa;  a un terreno, cuyas plantas vamos a llamarle grupo experimental, se le agrega el fertilizante y al otro que va a producir las plantas sin fertilizante grupo de control. En este  caso la variable independiente o experimental es el fertilizante de nitrógeno que se le aplica al suelo y los efectos que cause en el cultivo será la variable dependiente o de respuesta. 

Las principales ciencias con las que la biología se relaciona son las siguientes: 

Geografía. Esta ciencia apoya a la biología cuando se toma en cuenta el lugar y las condiciones ambientales del fenómeno biológico que se estudia. 

Matemáticas. Con mucha frecuencia los experimentos requieren ser cuantificados, para ello se recurre a las matemáticas; por ejemplo, para medir la velocidad de una reacción o para calcular el crecimiento y la densidad de una población. 

Química. Se recurre a esta ciencia cuando se quiere estudiar la estructura molecular de los seres vivos, la importancia de su apoyo ha dado lugar a la formación de la ciencia llamada bioquímica . Física. Esta ciencia apoya a la biología para conocer los cambios de la materia y la energía en los seres vivos, su importancia ha favorecido al desarrollo de la disciplina llamada biofísica . 

Ciencias sociales. 

Con este nombre se identifican las ciencias encargadas de estudiar al ser humano como la sociología, la antropología, la economía, la historia y otras, su apoyo a la biología ha consistido, que del desarrollo de la sociedad humana ha dependido el avance de la ciencia de la vida. Además, hay que tomar en cuenta la gran influencia que el ser humano ha ejercido en el medio natural y el impacto que tienen los logros de la nueva biotecnología en la sociedad como la manipulación del material genético, las plantas y los animales transgénicos entre otros. 

Informática. Los sistemas de transmisión de información por medio de la computadora ha sido de mucha importancia en el desa

  Niveles de organización  de la materia viva 

El estudio de los seres vivos revela que éstos son sistemas organizados de manera jerárquica en niveles estructurales; esos grados de complejidad estructural son los llamados niveles de organización de la materia.  Cada nivel de la materia posee propiedades distintas a las de su nivel inferior. 

Nivel químico. Es el nivel más simple de la materia viva, en él se incluyen el nivel subatómico, el atómico y el molecular. Los seres vivos al igual que los objetos inanimados están formados de átomos y moléculas, sólo que en los organismos o seres vivos estos componentes químicos se unen en diferentes combinaciones específicas formando una secuencia en grado de complejidad creciente de la materia viva. La materia viva está formada de elementos, cada uno es un solo tipo de materia y cuya unidad básica es el átomo. 

El átomo está formado por electrones, con carga negativa ( 2 ), protones, con carga positiva ( 1 ) y neutrones que son neutros. La molécula está constituida por los átomos al combinarse en forma específica; por ejemplo, la molécula del agua resulta de la unión, por medio de enlaces químicos, de dos átomos de hidrógeno unido a uno de oxígeno. En el nivel de átomos el hidrógeno y el oxígeno son gases y se transforman en líquido al unirse y formar la molécula de agua en el nivel siguiente, con propiedades distintas a las que tenían. Por tanto, cada nivel posee propiedades diferentes a las de su nivel anterior. Macromolécula, es una molécula grande, porque es un polímero que resulta de la unión de muchas moléculas que son monómeros; por ejemplo, el almidón es un polisacárido, es una macromolécula compuesta de un polímero de glucosa (monómeros); las proteínas son macromoléculas formadas por polímeros de aminoácidos y los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. Las macromoléculas forman parte importante de la masa celular. Un ejemplo lo constituye el adn (ácido desoxirribonucleico) molécula considerada como una cinta portadora de la información genética. Nivel celular. Las propiedades de la vida aparecen con el nivel de organización de la célula, que es la unidad básica de los seres vivos. Está formada por una membrana y un citoplasma, en ella se ubica los genes que regulan la actividad de la propia célula. Existen dos tipos de células: las procariotas o procariontes y las eucariotas o eucariontes. Las células procariotas son aquellas que no tienen núcleo definido, su material genético se encuentra disperso en el citoplasma, generalmente localizado en la región llamada nucleoide . Son ejemplos de células procariotas las bacterias y las arqueobacterias. Las células eucariotas son las que sí tienen núcleo, rodeado por una envoltura nuclear y en su interior se localiza su material genético. Los organismos de los reinos Protista, Fungi (hongos), Plantae (plantas) y Animalia (animales) tienen células eucariotas. En los unicelulares todas las funciones vitales se realizan en la única célula que los forman. Son ejemplos de organismos unicelulares procariontes: las bacterias y las arqueobacterias; y unicelulares eucariotas o eucariontes: los protozoarios, algunas algas y los hongos unicelulares.  Nivel tisular  o de tejidos. En los organismos pluricelulares las células diferenciadas (especializadas en determinada actividad) forman tejidos, con capacidad de desempeñar funciones específicas; por ejemplo, el tejido nervioso regula las respuestas que el organismo da a los estímulos de su entorno, el sanguíneo transporta el oxígeno y otros nutrientes a las células y de ellas recoge el dióxido de carbono y otros desechos para su eliminación, el epitelial además de cubrir la piel y cavidades algunos tienen función de secreción y absorción. Nivel de órganos. En este nivel diferentes tejidos se organizan en estructuras funcionales que reciben el nombre de órgano;  por ejemplo, el estómago que es una bolsa muscular donde se lleva a cabo la digestión gástrica, el corazón órgano muscular que bombea la sangre, los riñones órganos del sistema excretor, en ellos se forma la orina por filtración de las sustancias de desecho que transporta la sangre. Nivel de sistemas. La unión de órganos que desempeñan una función común, forma el nivel de aparatos y sistemas; por ejemplo, el estómago pertenece al aparato digestivo, el corazón al sistema circulatorio o de transporte y los riñones al sistema excretor o urinario. Nivel individual. Todos los aparatos y sistemas funcionan de manera coordinada y forman al individuo pluricelular o multicelular; por ejemplo, una planta o un animal es un individuo. 

Nivel ecológico. Este nivel lo forman las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y la biosfera. Las poblaciones. Cada población está formada por un conjunto de individuos de la misma especie que habita en un área determinada; por ejemplo, un conjunto de álamos en cierta superficie forman una población de esa especie de árboles y un grupo de cabras que habita en una determinada área es otra población de una especie de animales. 

Las comunidades. La comunidad la  forman todas las poblaciones de las distintas especies que comparten la misma zona. Por ejemplo, las bacterias y los hongos, las plantas y los animales adaptados a vivir en un determinado medio forman esa comunidad. Los ecosistemas. Son las unidades ecológicas donde cada comunidad de organismos habita en estrecha relación con su medio físico. Por ejemplo, un bosque, una pradera, un río o un lago. La biosfera. Con este nombre se designa a todos los seres vivos del planeta; es decir, la parte terrestre compuesta de aire, suelo y agua.

Características  de los seres vivos Los seres vivos 

presentan características que les son comunes como: Estructura. La unidad estructural y funcional de los seres vivos es la célula , los organismos unicelulares como las bacterias y protozoarios realizan todas sus funciones en la única célula de la cual están estructurados, en cambio, en los pluricelulares como las plantas y los animales, los procesos de todo su organismo se rige por todas las funciones que de manera coordinada realizan sus células. Organización.  La materia sin vida, como las rocas, aunque contengan diversos minerales y muestren cierta complejidad en su composición, la organización de sus componentes es simple, a diferencia de cualquier ser vivo que además de poseer una estructura compleja, ésta se encuentra organizada. La estructura básica de los seres vivos es la célula . 

La célula se encuentra delimitada por una membrana y en su interior se encuentran los organelos que al funcionar organizadamente, regidos por la información de los genes conservan la vida de la célula. En los multicelulares las células similares forman tejidos  y realizan funciones específicas; por  ejemplo, las células nerviosas (neuronas) forman el tejido nervioso. Algunos tejidos se agrupan formando órganos , que pueden tener una o varias funciones, ejemplo, los tejidos nerviosos forman el cerebro , que es el órgano más voluminoso y complejo del encéfalo. Los órganos se unen formando sistemas ; por ejemplo, la médula espinal, el bulbo raquídeo, el cerebelo y el cerebro forman el sistema nervioso central , que se encarga de recibir la información sensorial de todo el cuerpo y a través de diversas interconexiones emite las respuestas apropiadas. 

Metabolismo.  Los seres vivos toman de su medio externo materia y energía en forma de alimento, esta energía nutriti Figura 1.4 va sufre una serie de transformaciones en las células llamada metabolismo  con la participación de sustancias orgánicas específicas que reciben el nombre de enzimas . Por medio del metabolismo las células degradan y sintetizan moléculas, así como también transportan y almacenan diversos compuestos, reparan las estructuras del mismo material vivo y eliminan las sustancias que ya no son aprovechables, lo que permite mantener la vida del organismo, su  crecimiento y su desarrollo. Otra característica que hace diferente a los objetos de los seres vivos es su incapacidad de reparar por mecanismos propios los desgastes que llega a sufrir el material de su estructura, como lo hace la materia viva. Homeostasis. Los seres vivos tienen la capacidad de regular sus procesos metabólicos y así mantener relativamente constante sus condiciones internas, a diferencia de su medio externo que presenta cambios. A través del proceso homeostático los organismos mantienen equilibradas las concentraciones de diversos materiales que requieren para vivir y eliminan sustancias de desecho.  Crecimiento.  Como una consecuencia de los procesos metabólicos el organismo crece , proceso que consiste en un incremento gradual de su tamaño, por el crecimiento de sus estructuras internas. Difiere del crecimiento de la materia inanimada (que no tiene vida) como los cristales y otros minerales que pueden aumentar de tamaño por la simple agregación de partículas en su pared externa. Reproducción.  Los seres vivos producen organismos semejantes a ellos, a quienes les transfiere un código genético, que es la clave de su organización tanto en su estructura como en sus funciones vitales. Ese código tiene la capacidad de presentar cambios o mutar durante su largo proceso de evolución. Adaptación.  Para que los seres vivos llegaran a la etapa actual de su evolución tuvieron que sufrir una serie de transformaciones a través de millones de años, para ir adecuándose a las condiciones cambiantes de su medio. Esa capacidad de adecuación al medio que los seres vivos realizan debido al acervo genético que han heredado de sus ancestros, es lo que se llama adaptación . Los grupos que presentaron los rasgos que los convertían en mejores adaptados al medio  fueron los favorecidos por la naturaleza, sobreviviendo a las condiciones cambiantes de ese medio y al reproducirse transmitieron los rasgos de mejor adaptación al ambiente a sus descendientes; esta serie de cambios que se ha presentado en los seres vivos a través del tiempo es lo que ha propiciado su  proceso evolutivo . 

Irritabilidad  es la capacidad de los seres vivos de responder ante los estímulos del medio. Los seres vivos manifiestan cierta reacción ante diversos estímulos que reciben de su ambiente. Por ejemplo, la irritabilidad química  se puede manifestar cuando al contacto con alguna  sustancia química el individuo reacciona de cierta manera, esto se puede observar al microscopio en una preparación de microorganismos, como los paramecios, al agregar a la preparación unos granos de sal, vemos que éstos responden alejándose de esta sustancia. La irritabilidad física  se puede presentar en esa misma preparación con el cambio de intensidad de la luz o calor, al observar que los microorganismos tratan de huir de la luz que les llega de la fuente de iluminación. Irritabilidad etológica  (de comportamiento), ¿qué le sucede al perro o al gato cuando olfatea la comida? Empieza a producir saliva y a realizar toda una serie de acciones para aproximarse al sitio donde se encuentra el alimento, éstas son reacciones de comportamiento que manifiestan estos animales. 

Componentes químicos de los seres vivos

Carbohidratos 

Los carbohidratos o hidratos de carbono son los azúcares, , están compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno, en la proporción de un átomo de carbono por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, su fórmula general es (CH2O) n . Los azúcares y el almidón son fuentes importantes de energía para las células, en tanto que, la celulosa participa en la composición de las paredes de las células vegetales. Los carbohidratos pueden ser monosacáridos o azúcares simples, oligosacáridos, entre éstos los más comunes son los disacáridos que son azúcares dobles compuestos de dos monosacáridos y lo s polisacáridos que son polímeros formados de muchas moléculas de azúcar.

Los lípidos 

forman un grupo de compuestos orgánicos, cuyas moléculas presentan múltiples características en cuanto a su tamaño, forma y composición, se distinguen  más por su propiedad común de ser solubles en solventes orgánicos como el cloroformo, la gasolina, el alcohol, el éter y el benceno. Por su importancia biológica destacan sus funciones como moléculas estructurales de las células, fundamentalmente como componentes de los sistemas membranosos y de servir como medio de reserva energética.

Entre los diversos grupos de lípidos se encuentran las grasas, los aceites, los esteroles, las ceras y los fosfolípidos. Triglicéridos. Las grasas y los aceites son compuestos formados por tres cadenas de ácidos grasos unidas a los tres grupos hidroxilo ( 2 OH) de la molécula de glicerol, por eso se les denomina triglicéridos y dado que la unión de cada ácido al hidroxilo es por enlace éster, también se le llama triester. Los ácidos grasos y las grasas que forman suelen clasificarse por su nivel de saturación, es decir, por la cantidad de hidrógeno que presentan sus largas cadenas de carbono, así cuando están formados por enlaces sencillos carbono-carbono, poseen el mayor número de hidrógeno en sus moléculas y se les llama grasas saturadas ,  como la grasa animal, en cambio cuando presentan dobles enlaces entre pares de carbonos que hace que se reduzca el número de enlaces laterales de hidrógeno, se les denomina grasas insaturadas ,  como el aceite vegetal. Fosfolípidos. Los fosfolípidos se asemejan a un triglicérido, la diferencia está en que en el fosfolípido el tercer ácido es sustituido por un grupo de fosfato que generalmente va unido a otras moléculas orgánicas. A veces lo s fosfolípidos forman parte de los alimentos como lecitina presente en la yema del huevo, otros se encuentran formando parte del tejido nervioso, pero son más conocidos por su participación en la composición de los sistemas membranosos de las células, como la membrana plasmática que las envuelve y las estructuras membranosas localizadas en su interior. El extremo del fosfato es polar, es decir, que tiene carga eléctrica y que le confiere la característica de ser hidrofílico (soluble en agua), en tanto que la mayor parte de la molécula es apolar, hidrofóbica (insoluble en agua), de esta propiedad de los fosfolípidos depende la estructura y función de las capas polares y apolares de la membrana plasmática. Esteroides. Son estructuralmente diferentes a los triglicéridos y a los fosfolípidos, pero por su característica de ser insolubles en agua se incluyen en la clasificación de los lípidos, están formados por cuatro anillos de carbono entrelazados, de los cuales tres tienen seis carbonos (ciclohexano) y el cuarto cinco (ciclopentano). Tienen funciones diferentes, algunos son hormonas como el estrógeno, la progesterona y la corticosterona, pero quizá el esteroide que más se conoce es el colesterol, que  participa en la 

La célula y su metabolismo

Habilidades   Describe el concepto de célula, sus características, estructura y función como parte de un ser vivo.   Distingue los procesos metabólicos celulares para la producción y transferencia de la energía.   Identifica los tipos de nutrición existentes en los organismos.

Aprendizajes esperados  

Demuestra la importancia de la célula como elemento fundamental de los seres vivos,  identificando los diferentes tipos de éstas y su ubicación dentro del entorno natural.  Ilustra los procesos metabólicos de la célula, así como con los tipos de nutrición existentes en los organismos reflexionando su relación con la obtención de energía que necesitan los seres vivos para realizar sus actividades cotidianas.

Qué es la célula en cuanto a su estructura y función y qué relación tiene con la energía que utilizamos para realizar todas nuestras actividades. La célula es la unidad más pequeña donde ocurren todas las actividades propias de los seres vivos, está formada fundamentalmente por una membrana  que la delimita y a través de la cual intercambia materia y energía con su entorno. En el interior de las células eucariontes existen organelos y compartimientos a diferencia de las procariontes, a partir de las cuales evolucionaron, que sólo disponen de un compartimiento donde se realizan todas sus funciones, delimitado por una membrana. En las células eucariontes gran parte de la información genética almacenada en el adn  se encuentra en un comportamiento que es el núcleo , en tanto que los organelos se localizan en el citoplasma . Existe una interacción e interdependencia en las funciones de los componentes de la célula y hacen que ella funcione como un sistema biológico, ya que trabajan en conjunto de manera coordinad.

 Teoría celular Los antecedentes históricos de la teoría celular se resumen en los siguientes acontecimientos:  En 1665 Robert Hooke, científico inglés, fue el primero en emplear el término célula , tras observar, con un microscopio que fabricó, unas pequeñas cavidades de células muertas en forma de panal, contenida en el corte de un trozo de corcho, que les sugirieron cierto parecido a las celdas donde habitaban los monjes de los monasterios y les llamó cellulae,  que en latín significa habitación pequeña .  En 1674 Antonio Van Leeuwenhoek, empleando un microscopio de una sola lente, pudo observar bacterias, protozoarios también eritrocitos y espermatozoides. La teoría celular  llega a concretarse más tarde; con otras investigaciones de científicos del siglo xix  se descubre que la célula es la unidad que participa en la composición de todos los seres vivos, a esta conclusión llegaron dos científicos alemanes, el botánico Matthias Schleiden en 1838 y el zoólogo Theodor Schwann en 1839, lo que les llevó al razonamiento que todas las plantas y animales están formados por células, más tarde, Rudolf Virchow,  después de observar que las células se dividen y producen nuevas células, propuso en 1855 que toda célula proviene de la división de células que ya existen. Las aportaciones de estos investigadores contribuyeron al desarrollo de la teoría celular, cuyos postulados o principios se interpretan de la manera siguiente: Unidad de estructura. Todos los organismos están formados por células, que son su unidad estructural más pequeña. Unidad de función. Las células son las unidades funcionales de todos los organismos, es decir, todas las funciones metabólicas del organismo como nutrición, respiración y excreción suceden en la célula, considerada un sistema abierto porque intercambia con su medio externo materia y energía, manteniendo un permanente estado de equilibrio dinámico interno denominado homeostasis. Unidad de origen. Las células se forman sólo por la división de las preexistentes. Este principio identifica a la célula como la unidad básica de multiplicación.

Estructura y función de:   Membrana plasmática ,  está formada por una doble capa de fosfolípidos, con sus colas hidrofóbicas (no interaccionan con moléculas de agua), orientadas hacia el interior y sus cabezas hidrofílicas (que pueden enlazarse con moléculas de agua), al exterior. En esta bicapa se encuentran inmersas moléculas de proteínas integrales de la membrana  y el colesterol se localiza entre las colas hidrofóbicas. Esta membrana envuelve y delimita la célula y regula el transporte de sustancias entre el medio interno y el externo. En las células eucariontes, los compartimientos y organelos también están definidos por membranas, que los separa de los demás componentes citoplasmáticos, para realizar sus funciones específicas. 

Citoplasma. Es el contenido celular localizado entre la membrana plasmática y el núcleo (cuando se trata de células eucariontes), es decir, incluye los organelos y el medio acuoso que los rodea, a diferencia del citosol ,  que es la parte líquida del citoplasma, excluyendo a los organelos membranosos como el núcleo, el retículo endoplásmico, el aparato golgi.

Núcleo ,  es el organelo más prominente, de forma esférica u oval, localizado cerca del centro de la célula, su contenido se encuentra separado del citoplasma por una envoltura nuclear compuesta por dos membranas, que aunque tienen una separación de 20 a 40 nm, en los poros nucleares se fusionan, éstos regulan la entrada y salida de materiales del núcleo. Su adn  estructura los genes y los genes especifican las proteínas celulares por medio de su transcripción al arn  mensajero. Nucléolo ,  los núcleos suelen disponer de uno o más nucleolos (no membranosos), que participan en la formación de los ribosomas.

El retículo endoplásmico rugoso , junto con los ribosomas desempeñan una función básica en la acumulación y procesamiento de proteínas que la célula expulsa por exocitosis a través del aparato de Golgi. El retículo endoplásmico, participa con los microtúbulos y los microfilamentos en el sostén mecánico del coloide citoplasmático, pero su principal función es la de actuar como un sistema de circulación de diversos materiales dentro de la célula.

Retículo endoplásmico liso ,  sus enzimas participan en procesos como síntesis de lípidos, metabolismo de carbohidratos y en la desintoxicación de fármacos y sustancias tóxicas, particularmente en células hepáticas

Mitocondrias ,  son cuerpos ovoides o cilíndricos formados por una doble membrana, una externa lisa y una interna replegada en forma de crestas. Las mitocondrias contienen  las enzimas que oxidan la glucosa durante la respiración, obteniendo de este proceso la energía en forma de atp  que la célula emplea para realizar sus diversas actividades. 

Cloroplasto ,  organelo de células vegetales y protistas fotosintéticos, encargado de absorber la energía luminosa del Sol, que emplea para sintetizar compuestos orgánicos en la fotosíntesis, utilizando el dióxido de carbono y agua. Aparato de Golgi ,  tiene forma de pila de sacos o cisternas de membranas lisas y aplanadas, localizadas cerca del núcleo, procesa las sustancias que recibe del retículo endoplásmico y empaca los productos de secreción.

Vacuolas ,  son vesículas delimitadas por una membrana, cuyo contenido puede ser sustancias nutritivas o de desecho. En células vegetales generalmente son grandes. 

Lisosomas ,  son de diversas formas y tamaño, contienen enzimas que involucradas en la digestión celular, al hidrolizar las macromoléculas de los nutrientes.

Organelos sin membrana 

Ribosomas ,  

son gránulos con un diámetro aproximado de  23 nm, a veces se encuentran libres y otras adheridos a la pared externa del retículo endoplásmico o a la envoltura nuclear, están formados por arn y proteínas, poseen dos subunidades, una grande y otra pequeña. En los ribosomas se realiza la  síntesis de proteínas.  

La membrana plasmática como medio  de transporte de sustancias La membrana celular llamada también membrana plasmática ,  envuelve y delimita a la célula, separándose de su medio extracelular, en tanto que las membranas intracelulares separan entre sí diferentes estructuras, originándose muchos compartimentos con distintas funciones. Estas membranas son estructuras laminares de 6 a 10 nm de grosor. La membrana plasmática funciona como una barrera selectiva entre el interior de la célula y su entorno, esto quiere decir, que todas las moléculas que penetran o salen de ella pasan a través de esta membrana, fenómeno llamado permeabilidad o con mayor propiedad diferencialmente o selectivamente permeable, ya que permite el paso de ciertas moléculas e iones, impidiendo el paso de otras. En distintas etapas del desarrollo de la Citología, que es la disciplina biológica encargada de estudiar la célula, se han propuesto diferentes modelos de la membrana plasmática, el que se acepta actualmente es el del mosaico fluido, propuesto por S. J. Singer y G. Nicolson a principios de la década de los setenta, según este modelo la membrana está formada por una bicapa de fosfolípidos cuyas colas apolares hidrofóbicas se orientan hacia el centro de la bicapa entrelazándose, en tanto que los extremos polares corresponden a las cabezas hidrofílicas se proyectan hacia su superficie interna y externa, las moléculas de proteínas están intercaladas dentro de la bicapa de fosfolípidos, las que se encuentran unidas a la superficie polar de los fosfolípidos se les llama proteínas periféricas o extrínsecas y las que penetran la bicapa o se encuentran cubriendo la membrana son proteínas integrales o intrínsecas. A veces las proteínas periféricas o las integrales que salen a la superficie de la membrana son glucoproteínas, es decir, son proteínas que contienen carbohidratos, que se  cree desempeñan diversas funciones, entre las que se encuentra la unión que se establece entre una célula y otra. Se ha llegado a demostrar que las moléculas de proteínas pueden moverse lateralmente a través de la bicapa.

Transporte pasivo Este tipo de transporte se realiza cuando el acarreo de moléculas a través de la membrana sólo responde a las leyes de la física, en favor del gradiente de concentración (de un medio de mayor concentración a otro de menor) y sin gasto de energía. Como es de suponerse las moléculas más pequeñas se transportan con mayor facilidad que las grandes, asimismo las sustancias sin carga eléctrica o con menor carga también se movilizan a través de la membrana con mayor facilidad. Los 
procesos de difusión y ósmosis son ejemplos de transporte pasivo. 

Difusión ,  es el movimiento neto de las moléculas o iones de un medio de mayor concentración a otro de menor concentración, hasta igualarse las diferencias y se alcance el estado de equilibrio dinámico y su distribución sea homogénea en ambos medios, ejemplo: la incorporación de algunas gotas de colorante, de un terrón de azúcar o de unos granos de sal en agua contenida en un vaso, nos permitiría observar cómo gradualmente se iría distribuyendo este material de la zona de su mayor concentración a la de menor concentración hasta formar una solución homogénea. Lo mismo sucedería si se dejara abierto el frasco de algún perfume en una habitación, la fragancia se incorporaría al medio atmosférico de ese espacio en un determinado tiempo. Difusión facilitada.  Es el transporte pasivo de sustancias a través de proteínas integrales de la membrana plasmática. En la bicapa lipídica de la membrana se encuentran muchas proteínas, algunas de ellas llamadas acarreadoras  o de transporte  permiten el paso de diversos materiales como glucosa, iones o aminoácidos, de su medio de mayor concentración a la de menor, a través de la membrana plasmática. Para ello la proteína de transporte sufre cambios conformacionales, es decir, cambia su forma, se une a la molécula que se ha de transportar, la transfiere del lado opuesto y la libera. 

Ribosomas Son partículas esféricas más abundantes en la célula. Están formados por ARN r ( arn  ribosomal) y proteínas. Se encuentran tanto en procarióticas como en eucariótica s, sólo que en células eucarióticas son un poco más grandes. Se localizan en el citoplasma en forma libre o unidos al retículo endoplásmico. Los ribosomas están constituidos por dos subunidades de diferentes tamaños, cuyas proporciones varían según se trate de células procarióticas o eucarióticas. Los ribosomas son sitios donde se sintetizan las proteínas. En ellos se sitúa el arn m ( arn  mensajero), en el que ha sido transcrito el mensaje codificado del adn  en el núcleo, con las instrucciones de una secuencia correcta de aminoácidos para que se pueda formar la cadena polipeptídica de la proteína.

Aparato de Golgi en sus funciones de:  tráfico, procesamiento y empacamiento  de los productos de secreción Las proteínas recién fabricadas por el retículo endoplásmico se incorporan en pequeñas vesículas de transporte —formadas a partir de la membrana del retículo endoplásmico—, que  trasladan las proteínas hacia el aparato de Golgi. Las vesículas se fusionan con la cara cis del Golgi y forman nuevas cisternas, constituyendo una red membranosa conocida como retículo cis-Golgi . Las proteínas residentes en el retículo endoplásmico que se escapan hacia el retículo cis-Golgi se recuperan a través de vesículas de transporte retrógrado que las devuelven al retículo endoplásmico. De la cara cis las proteínas pasan a las cisternas de la región medial y después a la cara trans-Golgi. Las proteínas avanzan de una cisterna a otra hacia la cara trans  a través de unas vesículas que se forman por gemación en el borde de las cisternas. La vesícula traslada el material de la cisterna donde se desprendió a la cisterna que recibe su contenido y con la cual se fusiona. 


Retículo endoplasmático El retículo endoplasmático o endoplásmico, es una bolsa membranosa con una serie de canales o cisternas en su interior, formada por plegamiento de una estructura laminar lipoproteica, que atraviesa el citoplasma, es el sistema membranoso más extenso en la mayoría de las células. El sistema de membranas que forma el retículo endoplásmico divide al citoplasma en dos partes: una interna llamada lumenal o intracisternal y otra externa denominada hialoplasma o citosol. En la fase hialoplasma o citosol se encuentran los ribosomas que son unos gránulos densos, donde se realiza la síntesis de proteínas. Cuando los ribosomas se encuentran  adheridos a la pared externa del retículo endoplásmico le dan un aspecto rugoso y por lo mismo se le llama retículo endoplásmico rugoso ( rer ) y cuando no contiene ribosomas, es decir, cuando éstos se encuentran libres en el citosol, el retículos endoplásmico adquiere el aspecto liso, llamándole retículo endoplásmico liso ( rel ). El sistema membranoso del retículo endoplásmico rugoso se encuentra dispuesto a manera de pilas tomando la forma de sacos aplanados, en cambio el del retículo endoplásmico liso se encuentra organizado en forma de una extensa red de canales. 
El retículo endoplásmico es más abundante en las células animales. El retículo endoplásmico rugoso ( rer ) es más frecuente en las células que desarrollan una mayor actividad de síntesis de proteínas, como las células pancreáticas que sintetizan enzimas, en tanto que el retículo endoplásmico liso ( rel ) se localizan más en células que sintetizan carbohidratos, hormonas esteroides y lípidos. El re  participa en la síntesis, acumulación y transporte  de proteínas y otros materiales dentro de la célula. Figura 3.10 Retículo endoplásmico. Los centros de almacenamiento y procesamiento de sustancias: vacuolas, vesículas, peroxisomas y lisosomas 

Las vacuolas Son cuerpos parecidos a las burbujas, limitados por una membrana, cuyo contenido es químicamente  variable, dependiendo de la célula donde se encuentren y la función que realicen. Transportan sustancias en solución o suspensión, algunas veces formadas de material alimenticio y otras de desecho del metabolismo celular. Las células vegetales maduras disponen de una vacuola central grande donde almacenan la savia celular, compuesta de sustancias en solución como sales, azúcar es, ácidos grasos o pigmentos. Las vesículas Son pequeños sacos rodeados de membrana, que transportan sustancias de un organelo a otro. Se forma como un brote o yema (gemación), que se origina en la membrana del compartimiento u organelo y transporta su contenido a otra estructura de la célula, donde se fusiona con su membrana para transferir allí el material. Los peroxisomas Son pequeños cuerpos ovoides delimitados por una membrana. En 1954, los peroxisomas fueron descubiertos por J. Rhodin en el tejido del riñón de las ratas. En 1965 De Duve también encontró estos microcuerpos en células del hígado de las ratas. Les asignó el nombre de peroxisomas al descubrir que contenían enzimas oxidasas, cuya función es la de transferir los átomos de hidrógeno al oxígeno molecular, formando peróxido de hidrógeno (2H 2 O 2 ). Se cree que los peroxisomas se originan del retículo endoplásmico liso. Con frecuencia se localizan cerca de las mitocondrias y los cloroplastos. 

Lisosomas Son pequeños organelos delimitados por una membrana, estructuralmente heterogénea, de diversas formas y tamaño, con un diámetro de 0.1 a 0.8 μm, que contienen varias enzimas hidrolíticas, sintetizadas por los ribosomas del re  y empacadas por el aparato de Golgi, dichas enzimas participan en la digestión intracelular, al degradar las sustancias biológica s, transformándolas en moléculas más pequeñas. Este organelo fue descubierto en 1949 por Christian De Duve, al aislar partículas con elevado contenido de fosfatasa ácida y otras enzimas hidrolíticas, en 1955 se les dio el nombre de lisosomas (del griego lysis : destrucción o disolución y soma : cuerpo), para digerir las moléculas biológicas el lisosoma vierte sus enzimas a una vacuola llamada endosoma , que se ha formado por fagocitosis o pinocitosis del material extracelular que se incorpora al citoplasma, participando así en la digestión de las proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos, contenidos en la vacuola endosoma. Esta digestión se llama heterofagia. Sólo en las células especializadas en la fagocitosis, como en los macrófagos  y neutrófilos  (en vertebrados), que pueden ingerir partículas grandes y microorganismos, se puede formar un fagosoma , que al fusionarse con un lisosoma primario, es digerido el material que contiene por las enzimas. Los lisosomas también realizan la función de autofagia (comerse a sí mismo), cuando las enzimas lisosomales contenidas en las vacuolas fágicas actúan sobre algunos componentes celulares que ya se encuentran dañados o viejos para que sean digeridos, de esta forma se renuevan no sólo los organelos celulares sino también células completas, este proceso es frecuente en los tejidos que sufren cambios estructurales como la metamorfosis en los insectos. Se llaman lisosomas primarios o gránulos de reserva, las pequeñas vesículas cuyo contenido enzimático, aún no realizan su acción en la hidrólisis y como ya se explicó dichas enzimas (hidrolasas ácidas) son sintetizadas en los ribosomas del re  para su posterior transferencia al aparato de Golgi, donde después de haberse procesado en las cisternas salen de la superficie trans del Golgi, delimitados por una membrana en forma de lisosomas primarios. Los lisosomas secundarios pueden ser de dos tipos: vacuolas heterofágicas, heterolisosomas o fagolisosomas y  vacuolas autofágicas o autolisosomas.

 Aspectos relacionados  con el metabolismo 

El conjunto de las reacciones químicas presente en las células y de donde éstas obtienen la energía necesaria para realizar todas sus funciones, se llama metabolismo.  Todas las células, dígase de organismos unicelulares o componentes de tejidos, tanto vegetales como animales, utilizan los mismos mecanismos en sus funciones transformadores de energía que tienen lugar durante su permanente flujo energético. Anabolismo y catabolismo La serie de reacciones químicas por la cual la célula consume o sintetiza moléculas con las consecuentes transformaciones energéticas, recibe el nombre de  metabolismo . El metabolismo consta de dos procesos fundamentales: el  anabolismo y el catabolismo.

Anabolismo ,  

durante el anabolismo se sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, como la polimerización de monosacáridos para formar polisacáridos como el almidón y el glucógeno. Un ejemplo de la actividad anabólica es la realizada por los cloroplastos en la fotosíntesis. 

Catabolismo , 

 un proceso antagónico se presenta en las reacciones del catabolismo, donde las moléculas complejas son degradadas hasta moléculas más sencillas, ejemplo: la degradación de los polisacáridos, almidón y glucógeno en glucosa. Un caso de la actividad catabólica es la que La realizan las mitocondrias en la respiración aeróbica. 

Energía, ATP  y enzimas ¿Qué es la energía?   

La energía se ha definido como la capacidad de producir trabajo y se le divide en potencial y cinética. La energía potencial es aquella almacenada, como la contenida en los acumuladores y la energía cinética es la activa, como la que procede del acumulador para poner en marcha al motor. La energía suele manifestarse en diferentes formas, las más frecuentes son: mecánica, eléctrica, radiante y química. La energía mecánica es la que se emplea para mover algún material como la que utiliza el músculo esquelético en sus movimientos al desplazarse o para realizar cualquier otra actividad. La energía eléctrica se manifiesta en el flujo de electrones a través de un conductor. La energía radiante es como la luz y el calor que viajan en ondas. La energía química es aquella almacenada en los compuestos orgánicos que los vegetales producen a partir de agua (H2O), bióxido de carbono (CO 2 ) y energía solar durante el proceso de fotosíntesis.

Energía y seres vivos La energía que fluye en el mundo biológico procede originalmente del Sol como energía radiante, de la cual sólo una mínima proporción es fijada por los autótrofos durante el proceso fotosintético. La mayor cantidad de esa irradiación solar se consume en el espacio cósmico o se refleja por la atmósfera de la Tierra, y de la cantidad que logra atravesar la atmósfera, la mayor proporción es absorbida por los cuerpos inorgánicos y reflejada al ambiente en forma de calor.

ATP  (adesnosín trifosfato) (  El atp  (adenosín trifosfato o trifosfato de adenosina) es un nucleótido. La adenosina se compone de adenina y una pentosa, que es ribosa. Es trifosfato porque tres grupos fosfato se encuentran unidos a la ribosa. La molécula dispone de enlaces inestables, por los cuales los dos grupos fosfato terminales se unen al nucleótido y cuyo símbolo es ~P. En esos enlaces fosfato del atp , la célula almacena la energía química que transfiere a otra molécula. Como ya hemos referido, el atp  es la moneda energética de la célula, porque es la molécula donde almacena la energía que va a necesitar. En los procesos celulares el atp  se convierte en adp  y Pi (difosfato de adenosina y una molécula de fosfato inorgánico). La energía que el atp  libera al ser degradado se utiliza en los procesos que se presentan en la célula. Ciclo del ATP El acoplamiento de las reacciones exergónicas con las reacciones endergónicas en el metabolismo celular sucede cuando una molécula de glucosa se degrada hasta bióxido de carbono (CO 2 ) y agua (H 2 O), durante la respiración celular. Libera tal cantidad de energía (reacción exergónica), que parte de ella es utilizada para sintetizar moléculas de atp  (reacción endergónica). Estas moléculas se ensamblan a partir de adenosín difosfato ( adp ) y fosfato inorgánico (Pi). Las moléculas de atp  que se forman son utilizadas para proveer energía a diversas reacciones químicas, por ejemplo, la síntesis de proteínas o formación de nuevas estructuras celulares que son reacciones endergónicas y que dependen de la energía liberada en las reacciones exergónicas de la respiración celular.