APRENDERÁS A…

— Reconocer la complejidad de la materia en los seres vivos.

— Reconocer a la célula como unidad estructural, funcional y genética de los seres vivos.

— Conocer la estructura, composición y propieda-des del ADN, así como su trascendencia para la Biología.

— Conocer los procesos de división celular por mi-tosis y meiosis, sus diferencias y su importancia biológica.

— Valorar la importancia de la teoría celular en la interpretación de las funciones vitales.

4LA CÉLULA,UNIDAD DE VIDA

Todo lo que nos rodea está constituido pormateria. Los objetos inertes y los seres vivos comparten los elementos químicos de sucomposición. Sin embargo, en la materia vivalas moléculas se han asociado para originarunas estructuras estables y capacesde autoperpetuarse en el tiempo: las células. Todos los seres vivos están formados por esas minúsculas unidades elementales.

Además de intercambiar energía y materiacon el medio, las células han podido evolucionar gracias a una molécula, el ADN, capaz dealmacenar las instrucciones genéticasy de autoduplicarse para repartirlas entresus descendientes en cada división celular.

CÉLULAS MORTALESE INMORTALESLos expertos en genética y en envejecimiento celular discuten sobre la existencia de un reloj biológico que marque un límite para la vida. Para unos, las células están programadas para dividirse un número � nito de vecesy morir. Para otros, ese programa no existe, la vida nuncase rinde ante la muerte.

Quizá la razón esté repartida entre ambas partes. En el cuerpo existen dos tipos de células: unas, cuyos genes no se transmiten a la descendencia, envejecen y mueren porque acumulan errores a lo largo de su vida, y otras, consideradas inmortales porque se transmitende generación en generación.

• ¿Serías capaz de reconocer en tu cuerpo esos dos tipos de células?

• ¿Estás de acuerdo con esa distinción entre célulasmortales e inmortales?

¿QUÉ SABES DE…?

1. ¿Por qué se considera la célula como la unidad de vida?

2. ¿Cómo y dónde se encuentra almacenada la información genética de la célula?

3. ¿Cuántos cromosomas tiene una célula humana? ¿Tienen la misma cantidad de cromosomas todas las células del cuerpo? Esa cifra, ¿es igual en todas las especies?

4. ¿Sabes qué es la meiosis? ¿Para qué sirve?5. Indica si las siguientes a� rmaciones son verdaderas

o falsas:

a) Las células procariotas carecen de núcleo pero poseen los mismos orgánulos que las eucariotas.

b) Las células vegetales carecen de mitocondrias y poseen cloroplastos.

c) Los genes son segmentos de ADN situados en los cromosomas.

d) Las células producidas tras una mitosis son idénticas entre sí.

e) Todos los gametos de un individuo son iguales.

No hay nada vivo más sencillo que una célulay nada puede llegar a ser más complejo sin comenzar por ser una célula.

M. Hoagland

4

83

EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo es una estructura presente en las células eucariotas encargadade controlar y dirigir la actividad celular a través de la información genética

contenida en el ADN que alberga en su interior.

Componentes del núcleo

El núcleo celular está constituido por: membrana nuclear, nucleoplasma, nucleolo y cromatina.

• Membrana nuclear: es el conjunto de dos membranas de estructura similar a la de la membrana plasmática que separa el contenido nuclear del resto del citoplasma. La membrana nuclear externa está comunicada con el retículo en-doplasmático rugoso y, al igual que éste, presenta ribosomas adheridos a su super� cie. Ambas membranas nucleares se fusionan en numerosos puntos para formar poros nucleares, a través de los que el núcleo y el citoplasma intercam-bian sustancias.

• Nucleoplasma: es el � uido interno del núcleo en el que se encuentran dispersas todas las moléculas implicadas en la actividad nuclear.

• Nucleolo: es una región del núcleo en la que se concentra el material genético responsable de la fabricación de los ribosomas.

• Cromatina: es la sustancia fundamental del núcleo que se extiende por todo el nucleoplasma y que está constituida por la asociación de ADN y unas proteínas, denominadas histonas. La cromatina aparece fragmentada en una serie de � la-mentos de distinta longitud cuyo número es característico de cada especie.

DD

D1D1El volumen del citoplasma y el volumen del núcleo deben man-tener una proporción constante. Si el volumen citoplasmático aumenta mucho con respecto al del núcleo, la célula comienza el proceso de división.

Sabías que...

El número de � lamentos de cro-matina de un núcleo en interfase es el mismo que el de cromo-somas durante la división. Ese número es propio de cada espe-cie. Una célula humana tiene 46 cromosomas. Los cromosomas de otras especies son:

Mosca del vinagre .......... 8

Gato ................................. 38

Perro ................................ 78

Guisante ..........................14

Sabías que...

Componentes del núcleo (a). Núcleo celular (amarillo) con nucleolo (rojo en foto y verde en dibujo) vistos al microscopio electrónico (b).

Fig. 4.12

Cromatina y cromosomas

El estado del núcleo de una célula que crece y desarrolla normalmente su actividad es diferente del de otra célula que se encuentre en división.

La etapa de desarrollo celular y no división se denomina interfase.

Durante la interfase el material genético del núcleo se encuentra en forma de cro-matina. Las � bras de ADN se extienden por el nucleoplasma como una masa amorfa y entremezclada no distinguibles al microscopio óptico.

Cuando la célula se prepara para la división, la cromatina experimenta dos procesos: la duplicación del ADN y la progresiva condensación de sus componentes. Gracias a esa condensación o empaquetamiento la masa amorfa del núcleo interfásico se convertirá primero en unos � lamentos más cortos y bien visibles y al � nal del proceso, justo antes de la división, en unas estructuras con forma de X, denominadas cromosomas.

D2D2

11 ¿Cómo es la estructura de la membrana nuclear?

12 Indica las semejanzas y las diferencias entre croma-tina y cromosomas.

13 ¿Son siempre visibles los cromosomas de una célu-la? ¿Por qué?

14 ¿Qué es la interfase?

Actividades

Actividad resuelta

El cuerpo humano contiene unos 100 billones de células (1014). El ADN de cada célula mide unos 2 m. ¿Cuál es la longitud del ADN de todas las células? Compara esa cifra con la distancia entre la Tierra y el Sol que es de 1,5 · 1011 m.

10 14 · 2 m = 2 · 10 14 m (longitud de todas las células del cuerpo humano).2 · 10 14 / 1,5 · 10 11 = 1 333. La longitud del ADN de todas las células del cuerpo humano es 1 333 veces mayor que la distancia entre la Tierra y el Sol.

82

Cromatina

Poros nucleares

Ribosomas

Nucleolo

Membrananuclear

Nucleoplasma

Retículoendoplasmáticorugoso

ADN, cromatina y cromosoma. Fig. 4.13

ADN (doble hélice)

Célula

Núcleo

Cromátida

Cinetocoro

Bucle

Solenoide

Fibrascinetocóricas

Centrómetro

Roseta Telómero

a)

b)

PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD

Se comienza la Unidadde manera didáctica y amena, con la detección de ideas previas y con una breve presentación de los conceptos que se van a estudiar,así como una experiencia práctica para situaral alumnado en antecedentes de forma lúdica. Dicha actividad aporta información complementaria relacionada con los contenidosde la Unidad.

DESARROLLO DE LA UNIDAD

Los contenidos se apoyanen imágenes y fotografías con un lenguaje claro y asequible. A lo largo del desarrollode la Unidad didáctica se conjuga de manera equilibrada el texto explicativo, orientadoa fomentar la lectura, conla inclusión de numerosos esquemas, que facilitan la estructura de los contenidos.

¿CÓmo SE uTiLiZa ESTE LiBro?

CÓMO SE USA EL CD

Dentro del libro está incluido un CD para el alumno con material multimedia para que trabaje en el aula y en casa. En cada unidad didáctica, en aquellos apartados que se complementen con el CD, aparece el símbolo que indica el empleo del CD.

152

ACTIVIDADES FINALES7

153

Para repasar

1 De� ne fotosíntesis y respiración. ¿Están relacionados ambos procesos?

2 ¿Por qué recibe el nombre de respiración el proceso de obtención de energía a partir de la materia orgánica?

3 ¿Cuál es la principal diferencia entre los seres vivos autótrofos y los heterótrofos?

4 De� ne los siguientes conceptos:

a) Productor.b) Consumidor.c) Descomponedor.

5 ¿De dónde proceden, en última instancia, la energía y la materia que utilizan los seres vivos?

6 ¿Cuáles son las vías de pérdida de energía cuando ésta se trans� ere de un nivel tró� co a otro?

7 ¿Qué entendemos por � jación del carbono? ¿Qué seres vivos � jan el carbono atmosférico?

8 ¿Qué seres vivos � jan el nitrógeno atmosférico?

Para aplicar

9 Haz corresponder a cada organismo de la columna izquierda las características de la columna de la derecha.

Tiburón Oso Autótrofo Atún Heterótrofo Mariquita Productor Roble Descomponedor Saltamontes Consumidor primario Zooplancton Consumidor secundario Fitoplancton Consumidor terciario Cabra Hongo

10 Completa las siguientes cadenas tró� cas:

a) Trigo ----- serpiente -----b) ------ vaca -----c) Fitoplancton ---- ----- gaviota

11 ¿Qué ocurriría en un ecosistema si desapareciesen:

a) Los productores?b) Los consumidores?c) Los descomponedores?

12 Con la siguiente lista de seres vivos: lince, hierba, co-nejo, oruga, mariquita, gorrión, halcón, pulgón, constru-ye una red tró� ca y responde las siguientes preguntas:

a) ¿Qué organismo es el productor?b) Nombra dos consumidores primarios, dos consumido-

res secundarios y dos consumidores terciarios.c) ¿Hay algún organismo que ocupe más de un nivel tró-

fico?d) ¿Como afectaría al ecosistema la desaparición de los

conejos?

13 Si un águila come cada día cinco pájaros, cada pájaro come diez orugas y cada oruga veinte hojas, ¿cuántas hojas harán falta para mantener un águila durante un año?

14 ¿Sabrías explicar por qué es más caro un kilo de carne de ternera que un kilo de pan?

15 ¿Podrías decir cuál de las dos pirámides de individuos, a o b, pertenece a un bosque templado durante el invier-no y cuál a una pradera durante el verano? ¿Cómo lo has deducido?

16 Basándote en los datos de la siguiente tabla construye una pirámide de biomasa del ecosistema:

Seres vivos Biomasa(mg de C/m2)

Productores 65 000

Consumidores primarios 6 500

Consumidores secundarios 500

Consumidores terciarios 55

17 Comenta la siguiente a� rmación: «Toda la materia usa-da por la vida es materia reciclada, materia que reaparece y nunca se consume».

18 Idea dos circuitos, uno muy corto y otro muy largo, para un átomo de carbono desde que es � jado por un ve-getal hasta que regresa al aire nuevamente en forma de dióxido de carbono.

19 Indica si son verdaderas o falsas las siguientes a� rma-ciones:

a) La fotosíntesis es un proceso exclusivo de los vegetales y la respiración de los animales.

b) La fotosíntesis puede resumirse mediante la siguiente ecuación:

CO2 + H2O+ energía solar C6H12O6 + O2

c) Las algas y los hongos pertenecen al nivel tró� co de los descomponedores.

d) Los insectos y, en general, los invertebrados son consu-midores primarios.

e) En una red tró� ca una misma especie puede ocupar dis-tintos niveles tró� cos.

f) Un nivel tró� co puede transferir al nivel tró� co superior aproximadamente un 70 % de la energía asimilada.

g) La biomasa referida a los productores de un ecosistema ha de ser siempre superior a la de los consumidores pri-marios.

h) La producción se de� ne como el aumento de biomasa por unidad de tiempo.

i) La producción bruta es igual a la producción neta menos la respiración.

j) La materia que forma parte de los seres vivos se recicla constantemente.

Para investigar

20 ¿Utilizan el mismo tipo de energía una bicicleta y una motocicleta? Razona la respuesta.

21 ¿Por qué la utilización de abonos nitrogenados arti-� ciales en la agricultura altera el ciclo natural de este ele-mento?

22 Las cadenas tró� cas marinas suelen tener un número más elevado de eslabones que las cadenas tró� cas terres-tres. ¿Qué signi� cado tiene este hecho? ¿A qué crees que puede ser debido?

23 Copia en tu cuaderno y completa el siguiente esquema del ciclo del nitrógeno.

NITRÓGENOen el aire N2

NITRATOSen el suelo NO-

3

AMONIACONH+

3

Vegetales

Animales Restos deorganismos

(Excreción)

UN ECOSISTEMA EN UN TARRO DE CRISTAL

La práctica consiste en mantener un pequeño acuario en un tarro de cristal cerrado. En él se darán todos los niveles tró� cos. Los productores serán las algas; los consumidores, los caraco-lillos y los peces; y los descomponedores serán las bacterias que de forma natural se encuentren en el agua y en la arena. Si el ecosistema se equilibra puede mantenerse durante mucho tiempo.

• ¿De dónde procede el O2 que requieren los seres vivos de este ecosistema?

• ¿De dónde procede la energía que utilizan los seres vivos del tarro?

• ¿De dónde procede el CO2 que usan las algas en la fotosín-tesis?

Pon en práctica

– Un tarro grande de cristal que pueda cerrarse– Algas (Elodea, por ejemplo), caracolillos y algunos

pececillos de agua dulce– Arena de acuario

Materiales

a)

b)

170

8

171

LA PROTECCIÓN DE LA NATURALEZALa extinción de una especie es un fenómeno natural que ha ocurrido sin cesar a lo largo de la historia de la vida en la Tierra. Sin embargo, hoy día el número de espe-cies animales y vegetales que se extinguen anualmente, como consecuencia de la destrucción de su hábitat por parte de los seres humanos, ha aumentado de forma alarmante. Ante esta situación, resulta obvia la necesidad de tomar medidas para proteger la vida silvestre y frenar la desaparición de las especies.

Actualmente, en la mayoría de los países desarrollados, se preserva la vida de los animales y vegetales en peligro de extinción mediante dos estrategias distintas:

• La conservación in situ, que consiste en crear áreas naturales protegidas en las que se preservan las especies y el medio ambiente en el que habitan.

• La conservación ex situ, que implica la conservación de los seres vivos fuera de su hábitat natural.

LA CONSERVACIÓN IN SITU

La conservación in situ es la mejor manera de conservar la diversidad biológica,ya que se protegen, no sólo determinadas especies, sino los espacios

en los que estas especies habitan de forma natural.

En nuestro país existen varias categorías de protección para los espacios naturales, la máxima corresponde a los parques nacionales. En los parques nacionales, además de proteger la vida silvestre, se llevan a cabo programas de recuperación de espe-cies en peligro de extinción y campañas de concienciación de la población sobre la necesidad de proteger los seres vivos y su medio ambiente.

55

AA

Vocabulario

• In situ es una locución latina que signi� ca, en el lugar, en el sitio.

• Ex situ, es el término contrario, signi� ca fuera del lugar o del sitio.

Red de parques nacionales de España.Fig.8.16

LA CONSERVACIÓN EX SITU

La conservación ex situ se lleva a cabo fuera del hábitat natural de la especie, nor-malmente en zoológicos, acuarios y jardines botánicos, en un intento de salvar de la extinción inminente a ciertas especies animales y vegetales.

En muchos zoológicos y acuarios y en las instalaciones de algunos parques naturales se llevan a cabo programas de reproducción de animales en peligro de extinción, con la intención de reintroducirlos posteriormente en su hábitat natural e incrementar el tamaño de sus poblaciones.

En nuestro país, en el centro «El Acebuche» del parque nacional de Doñana, por ejemplo, se está llevando a cabo un programa de cría en cautividad del lince ibérico (Lynx pardinus), con el � n de recuperar sus poblaciones naturales. El lince ibérico se considera la especie de felino más amenazada del mundo, pues, en estado salvaje, quedan apenas unos 200 ejemplares.

En los jardines botánicos se cultivan especies de plantas amenazadas o en peligro de extinción. También se conservan colecciones de semillas desecadas, en un ambiente de muy baja humedad y temperatura, en los denominados bancos de semillas.Con ello se pretende que, en caso de que � nalmente las plantas se extingan, en el futuro puedan ser regeneradas a partir de sus semillas y reintroducidas en su medio natural.

La conservación ex situ es una estrategia valiosa. Sin embargo, hay que tener en cuenta que no es útil si, al mismo tiempo, no se preserva el medio natural de las especies que se pretende proteger y se eliminan las causas que han provocado la disminución de sus poblaciones.

BB

17 ¿Cuál es la principal diferencia entre la conservación in situ y la conservación ex situ?

18 ¿Por qué la conservación ex situ no tiene sentido si no se ponen medios para la conservación de los espacios naturales?

19 Averigua qué espacios naturales están protegidos en tu localidad o en tu comunidad autónoma.

20 Averigua qué especie animal o vegetal es la más amenazada de tu localidad y si está incluida en algún programa de conservación.

Actividades

Lince ibérico (a). Crías de lince ibérico nacidas en El acebuche (b).Fig.8.17

Sabías que...

Las especies de vertebrados más amenazadas de nuestro país son:

Oso pardo Lince ibérico

Águila imperial

Quebranta-huesos

Bucardo

Malvasía

Urogallo

Lagartogigante

de laGomera

Samaruc

a) b)

Caldera de Taburiente

Garajonay

TeideTimanfaya

Doñana

SierraNevada

Tablas deDaimiel

Cabañeros

Monfragüe

Picos deEuropa

Marítimo-Terrestrede las Islas Atlánticas

de GaliciaOrdesa

y Monte Perdido

Archipiélagode Cabrera

Aigüestortesi Estany de Sant Maurici

174

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA8LA FOCA MONJE, UNA ESPECIEEN PELIGRO DE EXTINCIÓN

Foca fraile. Hembra con su cría.

175

Cuestiones

1 Enumera las principales adaptaciones que han de-sarrollado las focas monje para vivir en el medio acuá-tico.

2 ¿A qué tipo de seres vivos, estrategas de la r o de la k, crees que pertenecen las focas monje?

3 ¿Por qué crees que las focas monje acusan más que otros animales el efecto de los vertidos de sustancias contaminantes al mar?

4 Si quieres saber más sobre la foca monje puedes visitar la página www.focamonje.es

Distribución

Hasta comienzos del siglo XX la foca monje era un animal fre-cuente en nuestro litoral, especialmente en Baleares, Catalu-ña, Alicante, Murcia y Almería, lugares en donde se conservan muchos topónimos que aluden a las focas: Cueva de las vacas, Punta del lobo, Isla de lobos, pues popularmente estos anima-les eran conocidos como lobos o vacas marinas. La población originaria se extendía por todo el litoral del mar Mediterráneo y del mar Negro. En el océano Atlántico eran muy abundantes en las costas de Marruecos, Sahara occidental, Mauritania, Senegal, las islas Canarias y Cabo Verde. Actualmente, los úni-cos ejemplares que quedan en el Mediterráneo se refugian en playas y cuevas recónditas de las islas griegas y turcas, en donde se estima que existe una población dispersa de unos cien a ciento cincuenta individuos. En el Atlántico hay dos poblaciones, una muy reducida en la isla de Madeira con unas quince focas y otra en la costa de Mauritania formada por unos doscientos ejemplares que constituye la población más importante y numerosa de cuantas existen hoy día.

¿Por qué están en peligro de extinción?

La drástica reducción del número de individuos de foca monje en estos últimos años, que hace peligrar su supervivencia co-mo especie, se debe a varios factores, todos ellos relacionados con la actividad humana:

• La ocupación del litoral para actividades de ocio y la ur-banización incontrolada de la costa ha reducido enorme-mente los lugares adecuados para pernoctar y criar.

• La sobrepesca ha reducido las poblaciones de peces y cefalópodos que les sirven de alimento. Además, los pes-cadores la consideraron durante décadas un enemigo a combatir, porque rompían las redes para hacerse con el pescado, y las mataban sin contemplaciones.

• La contaminación de las aguas, especialmente en la proxi-midad de la costa, también ha tenido una repercusión negativa sobre las focas monje. Los contaminantes, que de forma incontrolada se vierten al mar, van concentrán-dose a medida que circulan por las cadenas tró� cas, de forma que los últimos eslabones de las cadenas ingieren cantidades muy elevadas de estas sustancias que reper-cuten en su salud y en su capacidad de reproducirse.

¿Podemos salvar a la foca monje?

Actualmente, existe un fondo para la protección de la foca monje y se están llevando a cabo programas de reproducción en cautividad con la intención de reintroducir ejemplares en áreas protegidas. En nuestro país existe el proyecto de intro-ducir algunos ejemplares, procedentes de la población de Mauritania, en la costa de las islas Canarias orientales. La � na-lidad de este proyecto es crear nuevas colonias en un punto estratégico, a mitad de camino entre la colonia de Madeira y la de Mauritania, y de esta manera permitir la relación y el intercambio genético entre colonias alejadas.

Pero la situación de la foca monje es muy crítica y cualquier eventualidad, como una epidemia vírica o una intoxicación, puede acabar con la esperanza de recuperar la especie.

Distribución de la foca monje. Extrema ocupación urbanística del litoral.

Adaptaciones de la foca monje.

Longitud: 3 m

Pelo corto muy impermeable

Los ori� cios nasales secierran durante la inmersión

El cristalino cambia su curvaturapara facilitar la visión debajo del agua

Forma del cuerpo hidrodinámica,adaptada a la natación

Las extremidades se hantransformado en aletas

Los dedos tienen fuerte uñas

Peso: 300 kg

Límite de la distribución originariaDistribución actual

Entre las diez especies de animales más amenazadas del planeta � gura la única foca del mar Mediterráneo, conocida como foca monje o foca fraile (Monachus monachus). La po-blación mundial de estas focas actualmente no sobrepasa los cuatrocientos ejemplares.

Las focas monje son mamíferos del grupo de los pinnípedos, como los leones marinos o las morsas, todos ellos carnívoros marinos cuyo cuerpo se ha adaptado a la natación. Cuando nacen miden entre ochenta y noventa centímetros y pesan unos veinte kilos. Su pelaje es oscuro, casi negro, con una mancha blanca en el vientre. Cuando se hacen adultos pue-den llegar a medir más de tres metros de longitud y a pesar más de trescientos kilos. Su pelaje adquiere un tono más claro, gris o marrón. Pueden llegar a vivir entre treinta y cuarenta años.

Son depredadores muy activos que necesitan consumir diaria-mente unos veinte kilos de alimento que está compuesto sobre todo por peces, cefalópodos y crustáceos. Pueden descender hasta los setenta metros de profundidad en busca de sus presas y permanecer entre diez y quince minutos sin respirar.

Su organismo está perfectamente adaptado a la inmersión. Unos músculos especiales cierran los ori� cios de la nariz para evitar la entrada de agua y otros músculos adaptan su cris-talino a la visión subacuática. Cuando están sumergidos su circulación sanguínea se modi� ca de manera que el corazón late tan sólo cuatro veces por minuto.

Las focas monje son animales vivíparos como todos los mamíferos. La gestación dura once meses tras los cuales las hembras paren una sola cría a la que amamantan du-rante unos cuatro meses. Tras este periodo los pequeños se alimentan de pescado. Esta estrategia reproductiva tan lenta, una sola cría al año, es propia de especies sin de-predadores.

Viven en colonias, durante el día nadan en busca de alimento cerca de la costa, de la que no se alejan más de treinta kiló-metros. Para dormir regresan a la costa, pasan la noche en playas inaccesibles o en cuevas marinas alejadas de la pre-sencia humana.

ACTIVIDADES FINALES

Estructuradas por nivelde difi cultad, se encuentran divididas en tres grupos:para repasar, para aplicary para investigar. Facilitanla asimilación de los contenidos propuestos de una forma clara y práctica para el alumno.

ANEXOS

Situados en el margendel libro tienen como objetivo resaltar aspectos importantes de la materia.

A lo largo del texto, es posible encontrar elementos tales como Sabías que…, Ten en cuenta, Recuerda, Internet (referencias a páginas web)o Vocabulario. Todos ellos están relacionadoscon los contenidos teóricos junto a los que aparecen.

INVESTIGACIÓNCIENTÍFICA

Textos de interés para el alumnado cuyo objetivo es acercar los conceptos estudiados a la vida cotidiana, mostrando las aplicacionesde la ciencia y haciendo especial hincapiéen la problemática ambiental.