Organización del organismo

Cada ser vivo está formado por células. La célula es la parte más pequeña capaz de realizar los procesos vitales. En este tema comparas una célula vegetal, una célula animal y la célula de una bacteria. Todas las nuevas células se forman mediante la división de células ya existentes.

¿Qué estructuras hay en cada tipo de célula?

Las células vegetales y animales comparten cinco estructuras: membrana celular, citoplasma, ribosomas, núcleo y mitocondrias. Una célula vegetal tiene tres estructuras adicionales: pared celular, una gran vacuola y (en las partes verdes) cloroplastos.

Función de cada estructura

• Membrana celular: controla qué sustancias entran y salen de la célula.
• Citooplasma — un líquido gelatinoso donde ocurren muchas reacciones químicas.
• Núcleo — controla las actividades de la célula y almacena el material genético.
• Ribosomas — donde se fabrican las proteínas.
• Mitocondrias — donde ocurre la respiración para liberar energía.
• Pared celular — formada por celulosa; proporciona fuerza y forma fija a la célula vegetal.
• Cloroplastos — contienen clorofila, una sustancia verde que captura la luz para la fotosíntesis.
• Gran vacuola — llena de savia celular; ayuda a mantener la célula vegetal firme.

Células bacterianas

Un bacteria es un procariota — su célula no tiene núcleo. En cambio, su ADN es un solo bucle (un anillo), suelto en el citoplasma. Las bacterias también tienen pequeños anillos extra de ADN llamados plásmidos. Una célula bacteriana tiene pared celular y membrana celular, citoplasma y ribosomas, pero no mitocondrias ni cloroplastos.

Las partes de una célula bacteriana cumplen estas funciones:

• ADN circular: el único bucle contiene la mayoría de los genes, por lo que controla las actividades de la célula (la función que cumple un núcleo en una célula vegetal o animal).
• plásmidos: contienen unos pocos genes adicionales, por ejemplo, un gen de resistencia a un antibiótico. Los plásmidos pueden pasar de una bacteria a otra, y los científicos los usan para introducir genes nuevos en las bacterias.
• pared celular: mantiene la forma de la célula y evita que estalle cuando entra agua. No está hecha de celulosa.
• membrana celular, citoplasma y ribosomas: cumplen las mismas funciones que en otras células: controlar lo que entra y sale, albergar las reacciones y fabricar proteínas.

Las bacterias no tienen mitocondrias, pero aun así realizan la respiración: las reacciones de la respiración ocurren en su citoplasma y en su membrana celular.

Identificación de una célula a partir de un diagrama

En el examen a menudo se muestra una célula desconocida y se pregunta de qué tipo es. Busca estas pistas en este orden:

1. ¿Hay un núcleo? Sin núcleo, pero con un bucle de ADN (y quizás plásmidos) → una bacteria.
2. ¿Hay una pared celular? Un núcleo, pero sin pared celular → una célula animal.
3. ¿Hay cloroplastos o una gran vacuola permanente? Un núcleo, una pared celular y cloroplastos → una célula vegetal (una célula vegetal de una raíz no tiene cloroplastos, pero sí tiene una pared celular y una gran vacuola).

Ejemplo resuelto. Un organismo unicelular, Euglena, tiene cloroplastos, una gran vacuola permanente, un núcleo, citoplasma y una membrana celular. ¿Cuáles de estos también se encontrarían en una célula animal? Las células animales no tienen cloroplastos ni una gran vacuola permanente, así que la respuesta es membrana celular, citoplasma y núcleo. Una célula de levadura (un hongo) es otra posible trampa: tiene un núcleo, una pared celular y una vacuola, pero no tiene cloroplastos, porque no puede realizar la fotosíntesis.

Las células nuevas provienen de células existentes

Las células nuevas se producen únicamente por la división de células que ya existen. Cuando una célula se divide, primero copia su material genético, de modo que cada célula nueva recibe una copia completa. Una bacteria crece, copia su bucle de ADN y luego se divide en dos células hijas, cada una con un bucle de ADN. Las dos células hijas son genéticamente idénticas a la célula original.

La mayoría de las células son células especializadas — su forma y partes se adaptan a una función específica.

Los espermatozoides y las células ovulares son las células sexuales, llamadas gametos.

En una respuesta de examen, relaciona la característica con la función mediante «por lo que» o «lo que significa que». Por ejemplo:

• Las células ciliadas recubren la tráquea y los bronquios. Las células caliciformes situadas junto a ellas producen moco, que atrapa polvo y bacterias; los cilios baten (se mueven en ondas) para desplazar el moco hacia la garganta, por lo que la suciedad se mantiene alejada de los pulmones.
• Una célula pilífera de la raíz tiene una prolongación larga que le proporciona una gran superficie, por lo que absorbe agua (por ósmosis) e iones minerales más rápido. No tiene cloroplastos porque está bajo tierra, en la oscuridad.
• Las células del mesófilo en empalizada están llenas de cloroplastos y se encuentran cerca de la superficie superior de la hoja, por lo que absorben tanta luz como sea posible.
• Una neurona tiene una fibra muy larga, por lo que una sola célula puede transmitir un impulso a gran distancia (por ejemplo, desde la médula espinal hasta un pie).
• Un glóbulo rojo contiene hemoglobina, que transporta oxígeno; al no tener núcleo queda más espacio para la hemoglobina, y su forma de disco proporciona una gran superficie para que el oxígeno entre y salga por difusión.
• Un espermatozoide tiene una cola (flagelo) para nadar hasta el óvulo y muchas mitocondrias para liberar energía para el movimiento. Un óvulo es grande y tiene alimento almacenado en su citoplasma para el crecimiento inicial del embrión.

Un organismo multicelular está organizado en niveles, de pequeño a grande:

• célula — la unidad más pequeña de la vida (por ejemplo, un glóbulo rojo).
• tejido — un grupo de células similares que trabajan juntas (por ejemplo, músculo).
• órgano — varios tejidos diferentes que trabajan juntos para realizar una función (por ejemplo, el corazón o una hoja).
• sistema orgánico — varios órganos que trabajan juntos (por ejemplo, el sistema digestivo, que descompone los alimentos).
• organismo — todos los sistemas de órganos juntos forman un ser vivo completo.

Las células son diminutas, por lo que se observan bajo un microscopio, que las hace aparecer mucho más grandes. Cuántas veces más grandes aparece la imagen se denomina aumento.

• tamaño de la imagen = el tamaño en el dibujo o foto.
• tamaño real = el tamaño verdadero del especimen.

La ampliación no tiene unidad — es simplemente un número, por ejemplo ×250. Puedes reorganizar la fórmula:

Ejemplo resuelto. Se muestra una estructura con una ampliación de 250. Su tamaño en la imagen es de 5.00 mm. Por lo tanto, el tamaño real = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm. Asegúrate de que ambos tamaños estén en la misma unidad antes de dividir.

Cambio de unidades (Suplemento)

Las células suelen medirse en micrómetros (μm), que son menores que los milímetros (mm):

Por lo tanto, 0.02 mm = 20 μm. Para convertir mm a μm, multiplica por 1000. Para convertir μm a mm, divide por 1000.

Ejemplo resuelto. Una célula se dibuja con un ancho de 60 mm, y su ancho real es de 30 μm. Calcula la aumentación. Primero iguala las unidades: tamaño de imagen = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm. Luego, aumentación = imagen ÷ real = 60,000 ÷ 30 = ×2000. Si olvidas convertir y divides 60 ÷ 30, obtienes ×2 — mil veces más pequeño. Este es el error más común en todo el tema.

Medición de una imagen

Muchas preguntas te dan una fotografía o un dibujo y una regla, y esperan que midas el tamaño de la imagen.

1. Mide la estructura en milímetros con una regla, a lo largo de la línea que indique la pregunta (por ejemplo, la longitud marcada X–Y). Mide de borde a borde, redondeando al mm más cercano.
2. Anota la medida; a menudo se concede un punto por ello.
3. Introdúcela en la fórmula y conviértela a μm si la respuesta debe estar en μm.
4. Da la respuesta con un número razonable de cifras y su unidad (el aumento no lleva unidad).

Uso de una barra de escala. Algunas imágenes no tienen impreso el aumento, pero muestran una barra de escala: una línea con su longitud real escrita al lado (por ejemplo, una línea con la etiqueta 10 μm). Mide también la barra de escala. Su aumento = longitud medida de la barra ÷ longitud real que representa.

Ejemplo resuelto (barra de escala). Un dibujo de una célula de levadura tiene una barra de escala con la etiqueta 1 μm. La barra mide 12 mm en la página y la célula mide 54 mm de largo. Aumento = 12 mm ÷ 1 μm = 12,000 μm ÷ 1 μm = ×12,000. Longitud real de la célula = 54 mm ÷ 12,000 = 0.0045 mm = 4.5 μm. Una forma más rápida: la célula es 54 ÷ 12 = 4.5 veces más larga que la barra, así que mide 4.5 × 1 μm = 4.5 μm.

Ejemplo resuelto (cálculo del tamaño de la imagen). Una célula en empalizada mide 0.08 mm de largo. ¿Qué longitud tendrá en un dibujo con un aumento de ×400? Tamaño de la imagen = tamaño real × aumento = 0.08 × 400 = 32 mm.

Elaboración de un dibujo biológico

Las preguntas prácticas a menudo dicen «Haz un dibujo grande de…» un espécimen o una fotografía y luego piden su aumento. Los puntos se conceden por un registro claro y preciso, no por el valor artístico. Sigue estas reglas:

• Usa un lápiz afilado, no un bolígrafo, para poder borrar los errores.
• Hazlo grande: ocupa la mayor parte del espacio disponible.
• Traza contornos continuos y claros, sin interrupciones ni líneas repetidas de boceto.
• No sombres ni colorees.
• Mantén las proporciones correctas: si una parte es dos veces más larga que otra en el espécimen, debe ser dos veces más larga en tu dibujo.
• Dibuja solo lo que puedas ver, incluido el número de partes (por ejemplo, el número de semillas).
• Traza las líneas de rotulación con una regla: deben tocar la parte, no cruzarse entre sí y no tener puntas de flecha. Escribe las etiquetas fuera del dibujo.

Ejemplo resuelto (aumento de tu dibujo). Un estudiante dibuja una semilla de frijol. La semilla mide 15 mm de largo; en el dibujo mide 75 mm de largo. Aumento del dibujo = tamaño de la imagen ÷ tamaño real = 75 ÷ 15 = ×5. Ambas longitudes están en mm, por lo que no es necesaria ninguna conversión. Si la pregunta dice «mide a lo largo de la línea AB», traza la línea en tu dibujo en el mismo lugar que en el espécimen y mide ambos a lo largo de ella.

Errores comunes.

• Decir que las mitocondrias "producen energía". La energía no se puede crear; la respiración en las mitocondrias libera energía de la glucosa.
• Decir que todas las células vegetales tienen cloroplastos. Las células de la raíz están bajo tierra y no tienen cloroplastos, aunque sí tienen pared celular y vacuola.
• Confundir la pared celular con la membrana celular. La membrana celular controla lo que entra y sale; la pared celular (plantas y bacterias) proporciona fuerza y forma.
• Poner unidades en la magnificación. La magnificación es solo un número, como ×250.
• Sombrear un dibujo o poner puntas de flecha en las líneas de rotulación. Usa contornos limpios y líneas trazadas con regla que solo toquen la parte.
• Medir la imagen en mm pero el tamaño real en μm. Convierte ambos a la misma unidad antes de dividir.
• Llamar al corazón un tejido, o al músculo un órgano. Un tejido es un tipo similar de célula; un órgano es varios tejidos trabajando juntos.

• Una célula vegetal tiene pared celular, una gran vacuola y cloroplastos; una célula animal no posee ninguno de estos. Ambas tienen núcleo, citoplasma, membrana plasmática, mitocondrias y ribosomas.
• Una célula con sin núcleo pero con plásmidos y un bucle de ADN es una bacteria.
• Para la ampliación, cubre la cantidad que desees: ampliación = imagen ÷ real; real = imagen ÷ ampliación.
• Convierte siempre a la misma unidad antes de calcular. Recuerda 1 mm = 1000 μm.
• Para una célula especializada, vincula su función con la única característica que la adapta (por ejemplo, un glóbulo rojo no tiene núcleo, por lo que puede transportar más oxígeno).
• Para identificar una célula desconocida, pregunta sucesivamente: ¿tiene núcleo?, ¿tiene pared celular?, ¿tiene cloroplastos o una gran vacuola?
• Las células nuevas provienen únicamente de la división de células existentes; una bacteria que se divide produce dos células hijas genéticamente idénticas.
• Con una barra de escala, mide la barra y la estructura en la misma unidad: tamaño real = (estructura ÷ barra) × longitud que representa la barra.