Solucionario

2 Organización celular de los seres vivos

PUNTO DE PARTIDA: Una imagen al microscopio

La imagen es una fotografía de una célula. Se ha obtenido con un microscopio óptico sin utilizar ninguna

técnica de tinción.

a) ¿Qué nos permite decir que la imagen corresponde a una célula?

b) ¿Es una célula vegetal o animal? ¿Por qué?

c) ¿Qué dimensiones reales tiene la célula? Exprésalas en micrómetros (μm).

d) Para medir las estructuras subcelulares suele utilizarse el nanómetro (nm). ¿Cuántos nanómetros,

aproximadamente, mide un cloroplasto?

e) ¿Qué “vería” una persona que desconoce el significado de la célula al observar esta imagen?

a) Si sabemos el significado de “célula” podemos ver compartimentos rodeados de una envoltura, la pared celular,

en cuyo interior aparecen corpúsculos verdes que corresponden a cloroplastos (ya que no se ha utilizado

ninguna técnica de tinción, y una estructura central de mayor tamaño que es el núcleo.

b) Es una célula vegetal porque posee cloroplastos y una pared claramente visible.

c) 312,5 μm.

d) Un cloroplasto mide aproximadamente unos 5 μm. de diámetro, unos 5 000 nm.

e) Pues difícilmente vería algo más que “celdillas” con bolitas verdes en su interior.

1. ¿A qué llamó Hooke “célula”?

Lo que Hooke llamó célula, al observar una preparación de una laminilla de corcho, era en realidad la pared celular

que limita un espacio vacío (dejado por una célula muerta) y que tiene una forma similar a la celdilla de un panal.

2. ¿Descubrieron Hooke y Leeuwenhoek la célula?

Aunque Hooke y Leeuwenhoek observaron y dibujaron células, este concepto solo adquiere el significado que le

damos cuando se establece la teoría celular.

3. ¿A qué se llama resolución de un microscopio? ¿Qué valor tiene el límite de resolución de un microscopio

óptico?

A su capacidad para permitir ver dos puntos que se encuentran muy próximos como puntos independientes. Si

decimos que el límite de resolución de un microscopio óptico alcanza los 0,25 μm, significa que permite ver dos

puntos que se encuentran a esa distancia como puntos separados.

El límite de resolución de un microscopio óptico tiene un valor de unos 0,2 μm.

4. ¿Cómo queda definido el concepto de célula según la teoría celular?

Según la teoría celular, la célula es la unidad estructural, de funcionamiento y reproductora de los seres vivos.

5. Indica el tipo de microscopio con el que se ha obtenido cada una de las siguientes imágenes y razona tu

respuesta.

A) MET.

B) Microscopio óptico.

C) MEB.

6. Dibuja una célula procariótica y nombra sus diferentes partes.

7. ¿Por qué, a pesar de su sencillez, las bacterias son también células?

Porque disponen de la maquinaria (estructuras, enzimas...) necesaria para su automantenimiento y reproducción.

8. Compara “anabolismo” y “catabolismo”.

Ambos son procesos metabólicos. El anabolismo es un proceso constructor, es decir, de síntesis: a partir de

compuestos sencillos se construyen compuestos más complejos (y más reducidos), y para ello se requiere aporte

energético. El catabolismo es un proceso destructor: se obtienen compuestos sencillos por la degradación de

otros más complejos, y el proceso libera energía, que puede ser utilizada en otros procesos vitales.

A) B) C)

Citoplasma

Mesosomas

Ribosoma

Pared celular

Plásmidos

Material genético

Membrana plasmática

9. Explica el significado de la siguiente frase “El ATP es el intermediario energético del metabolismo”.

La frase se refiere a que la formación de ATP (a partir de ADP) requiere energía, que se obtiene de los procesos

catabólicos que la producen, como a partir del proceso de respiración celular. Del mismo modo, la hidrólisis de

ese ATP libera energía, que puede ser utilizada en otros procesos anabólicos que la requieren, como en la síntesis

de proteínas.

10. ¿En qué se diferencia la nutrición autótrofa de la heterótrofa?

En la nutrición autótrofa se incorporan nutrientes inorgánicos del medio que se utilizan para fabricar alimento

(materia orgánica). En la nutrición heterótrofa es necesario incorporar nutrientes orgánicos del medio, fabricados

por otros organismos.

11. ¿Cuál es el objetivo de la fotosíntesis? Pon ejemplos de organismos que hagan la fotosíntesis.

El objetivo de la fotosíntesis es fabricar materia orgánica que se utiliza como alimento, a partir de los nutrientes

inorgánicos que se incorporan del medio.

Realizan la fotosíntesis organismos como las plantas, las algas, las cianobacterias y algunas bacterias.

12. El efecto Pasteur.

Pasteur fue el primero en observar que, en ausencia de oxígeno

(matraz A), las levaduras trasforman la glucosa en alcohol y CO2,

pero que si disponen de suficiente oxígeno (matraz B)

prácticamente no producen alcohol.

a) ¿Por qué se dice que las levaduras son organismos

anaerobios facultativos?

b) Si en ambos matraces se dispone inicialmente la misma

cantidad de levaduras y de glucosa, ¿en cuál se agotará

antes la glucosa? ¿Por qué?

a) Porque pueden comportarse como aerobios o como anaerobios, en función de las condiciones ambientales en

las que viven. Si disponen de oxígeno se comportan como aerobios, en caso contrario como anaerobios.

b) La glucosa se agotará antes en el matraz A, en ausencia de oxígeno. El motivo es que esas levaduras harán

fermentación y este es un proceso mucho menos eficiente que la respiración. Con la misma cantidad de

glucosa obtienen mucha menos energía.

13. ¿Qué significa el término “simbiosis”? ¿Y “endosimbiosis”?

– La simbiosis es un tipo de relación, íntima, que se establece entre organismos de diferentes especies y que

resulta beneficiosa para ambos.

– Endosimbiosis significa que uno de ellos vive en el interior del otro.

14. Indica alguna característica de los cloroplastos y de las mitocondrias que pueda recordar su origen como

organismos procariotas.

Algunas de estas características pueden ser: su tamaño y los ribosomas y ADN que contienen.

15. ¿Por qué los virus no son células?

La célula es la mínima unidad viviente y, por tanto, es capaz de automantenerse y reproducirse. Los virus no

pueden hacerlo por sí solos; necesitan para mantenerse y reproducirse utilizar la maquinaria de una célula.

A

B

16. Busca otros ejemplos en los que se pueda comprobar que los nuevos conocimientos de la ciencia guardanestrecha relación con los avances tecnológicos.

– Los avances en los telescopios para los estudios astronómicos.

– La informática en muchos campos, por ejemplo en los avances en el conocimiento del genoma humano.

– Los ultrasonidos para, por ejemplo, los estudios de la topografía de los fondos oceánicos.

17. ¿Por qué se ha utilizado alcohol como fase móvil en la cromatografía en papel? ¿Qué otros líquidos sepodrían haber utilizado?

– Porque los pigmentos vegetales son lípidos y pueden disolverse en el alcohol.

– Se podrían haber utilizado otros líquidos disolventes orgánicos, como la gasolina o el éter.

18. ¿Qué pigmento es el que ha avanzado más por el soporte sólido? ¿Y el que menos? ¿Por qué?

– El pigmento que más ha avanzado es el caroteno y el que menos la clorofila b.

– La razón hay que buscarla en que el caroteno es el más soluble en la fase móvil empleada y la clorofila b, el

que menos.

De síntesis

19. ¿Para qué utilizan las células el ATP que se produce en el catabolismo? ¿Y el ATP que se produce en lafotosíntesis?

El ATP producido en el catabolismo lo utilizan las células para poder llevar a cabo sus actividades vitales

(movimiento, transporte activo, síntesis de macromoléculas...).

El ATP que se produce en la fotosíntesis (en la fase luminosa) se utiliza en la fase oscura para fabricar materia

orgánica sencilla a partir de inorgánica.

20. Indica en el mapa los productos que se obtienen en la respiración celular. ¿Tienen alguna utilidad estosproductos para la fotosíntesis?

ENERGÍA(ATP)

MATERIAINORGÁNICA

MATERIAORGÁNICA

O2

ENERGÍALUMINOSA

ENERGÍA(ATP)

FOTOSÍNTESIS

que origina que necesita

que se transforma en

RESPIRACIÓN CELULAR

que originan

En la respiración se obtiene, fundamentalmente, dióxido de carbono y agua; compuestos que las plantas

necesitan para llevar a cabo la fotosíntesis. La energía obtenida en la respiración no se utiliza para realizar la

fotosíntesis.

21. ¿Cómo explica la teoría endosimbionte el origen de las células eucaróticas a partir de las células

procarióticas?

Según la teoría endosimbionte, las células eucarióticas se originaron por la interacción (simbiosis interna) entre

dos o más células procarióticas.

22. Incorpora en el mapa el concepto “virus”.

Puede incorporarse en diferentes puntos. Por ejemplo a partir de “metabolismo”, que no tienen los virus.

Cuestiones breves

23. Indica la diferencia principal entre una célula procariótica y otra eucariótica.

En las células eucarióticas existe un verdadero núcleo, es decir, el material hereditario está separado del resto del

citoplasma por una membrana, la membrana nuclear. En las células procarióticas, el material hereditario está

disperso en el citoplasma, no se encuentra encerrado en un compartimento formando un auténtico núcleo.

24. Clasifica los orgánulos y estructuras de una célula animal en función de que estén o no rodeados de

membrana.

– Están rodeados de membrana: el núcleo, las mitocondrias, los lisosomas y vacuolas, el retículo endoplasmático

y el aparato de Golgi.

– Carecen de membrana: los ribosomas, el centrosoma y el citoesqueleto y el nucleolo.

25. ¿Qué orgánulos o estructuras son exclusivos de las células vegetales? ¿Y exclusivos de las células animales?

– Son exclusivos de las células vegetales los cloroplastos, la pared celular y las grandes vacuolas.

– Los centriolos (centrosoma) son exclusivos de las células animales.

26. ¿Qué significa que los enlaces que unen los grupos fosfato en el ATP son “enlaces de alta energía”?

Que hace falta mucha energía para poder formarlos (los grupos fosfato están cargados negativamente, por lo que

su unión requiere un gran aporte energético) y, del mismo modo, se libera gran cantidad de energía cuando estos

enlaces se hidrolizan.

27. ¿Las células de la raíz de una planta son autótrofas o heterótrofas?

Las células de la raíz de una planta son heterótrofas y utilizan para su nutrición la materia orgánica que fabrican

otras células de la planta que son autótrofas, como las de las hojas.

28. ¿Qué compuestos se obtienen durante la fase luminosa de la fotosíntesis? ¿Para qué se utilizan en la fase

oscura?

– Durante la fase luminosa de la fotosíntesis se obtiene ATP y un transportador de electrones reducido.

– Se utilizan en la fase oscura para sintetizar, a partir de la materia inorgánica, materia orgánica (más reducida y

rica en energía).

29. ¿Cuál es la finalidad de la respiración celular? ¿Y la de la fermentación?

Tanto en una como en otra el objetivo es obtener energía para las actividades vitales.

30. Explica qué características posee el metabolismo de los siguientes tipos de organismos: heterótrofo

anaerobio, heterótrofo aerobio y autótrofo fotosintético.

– Heterótrofo anaerobio: incorpora materia orgánica del medio para alimentarse. La degradación de la materia

orgánica para obtener energía la realiza en ausencia de oxígeno.

– Heterótrofo aerobio: incorpora materia orgánica del medio para alimentarse. Utiliza el O2 como aceptor final de

los electrones en la degradación de la materia orgánica para obtener energía para sus actividades vitales.

– Autótrofo fotosintético: incorpora nutrientes inorgánicos del medio para fabricar materia orgánica. La energía

necesaria para el proceso la obtiene de la energía luminosa.

31. ¿Pueden los virus fabricar sus propias enzimas? ¿Por qué?

No, porque carecen de los orgánulos y estructuras celulares que les permitirían poseer un metabolismo propio. Por

ejemplo, carecen de ribosomas, estructuras necesarias para la síntesis de proteínas.

De aplicación y relación

32. El siguiente dibujo se ha realizado a partir de la imagen de una célula obtenida con un microscopio

electrónico.

a) ¿Se trata de una célula animal o de una célula vegetal? Razona la respuesta.

b) Utiliza la escala gráfica situada bajo el dibujo para calcular el grosor de la célula. ¿A cuántos aumentos se

ha hecho el dibujo?

c) Nombra las estructuras numeradas del 1 al 9.

d) ¿En cuál de las estructuras numeradas se encuentra el ADN cromosómico? ¿En qué otro lugar de la

célula podrías encontrar moléculas de ADN?

e) ¿Qué sabes de la función de las estructuras 1, 2 y 4?

a) Se trata de una célula animal. Carece de pared, de cloroplastos y de grandes vacuolas (por eso el núcleo está

en posición central) y, además, posee centrosoma.

b) El grosor es de unos 17 μm de ancho x 10 μm de alto. Los aumentos del dibujo corresponden a 4000.

c) 1: Membrana plasmática; 2: Retículo endoplasmático; 3: Mitocondria; 4: Aparato de Golgi; 5: Membrana

nuclear; 6: Poro nuclear; 7: Nucleolo; 8: Cromatina; 9: Centrosoma.

d) El ADN cromosómico se encuentra en la cromatina del núcleo celular (8).

Se pueden encontrar moléculas de ADN también en las mitocondrias.

e) 1: Membrana plasmática. Es el límite externo de la célula. Su principal función es controlar el intercambio de

sustancias entre el medio externo y el interior celular.

2: Retículo endoplasmático. El retículo endoplasmático rugoso (RER) está exteriormente cubierto por ribosomas

que intervienen en la síntesis de las proteínas. En el retículo endoplasmático liso (REL) se sintetizan los lípidos

de la membrana.

4: Aparato de Golgi. Se encarga de almacenar, en el interior de vesículas, macromoléculas sintetizadas en el

retículo endoplasmático para expulsarlas al exterior celular o transportarlas a otros orgánulos.

1

28

5

7

3

6

4

9

2μm

33. Copia y completa la siguiente tabla.

34. Razona si las siguientes afirmaciones son o no correctas:

a) Una célula eucariota heterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.

b) Una célula eucariota fotosintética tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.

c) Una célula procariota fotosintética posee cloroplastos y mitocondrias.

a) Es correcta. Todas las células eucarióticas poseen mitocondrias. Solo las eucarióticas fotosintéticas poseen

cloroplastos.

b) Es falsa. Por el mismo motivo que a).

c) Es falsa. Aunque una célula procariótica pueda realizar fotosíntesis y respiración celular, no posee orgánulos.

35. Dibuja un cloroplasto y pon nombre a

sus diferentes partes.

Representa mediante flechas las

entradas y salidas de materia y energía

que corresponden al proceso de la

fotosíntesis.

ESTRUCTURAS CELULARES DESCRIPCIÓN FUNCIÓN

Exclusivas

de la célula

animal

Centriolos

Estructuras cilíndricas huecas cuyas

paredes están formadas por

microtúbulos

Organizar los filamentos del

citoesqueleto

Exclusivas

de la célula

vegetal

Cloroplastos

Orgánulos ovalados o redondeados con

doble membrana. En su interior contiene

los tilacoides

En su interior se produce la fotosíntesis

Grandes vacuolas Grandes vesículas membranosasAlmacenar y colaborar en el

mantenimiento de la forma celular

Pared celular

Estructura situada por fuera de la

membrana y formada,

fundamentalmente, por celulosa

Proteger y mantener la forma de la célula

Comunes

a ambas

células

MembranaFormada por una bicapa de lípidos entre

los que se intercalan proteínas

Límite de la célula. Controlar el

intercambio con el medio

Retículo

endoplasmático

liso y rugoso

Conjunto de tubos y sacos aplanados

comunicados entre sí. El rugoso posee

ribosomas adosados

Síntesis de los componentes de las

membranas. Los ribosomas son los

responsables de la síntesis de proteínas

Aparato de GolgiConjunto de sacos membranosos

rodeados de vesículas

Almacenar macromoléculas para su

secreción o su transporte a otros

orgánulos

LisosomasVesículas membranosas que contienen

hidrolasasResponsables de la digestión celular

CitoesqueletoConjunto de filamentos proteicos

dispersos en el citosol

Dar forma a la célula. Es responsable de

sus movimientos

MitocondriasEsferas alargadas con doble membrana.

La interior posee crestasResponsable de la respiración celular

Núcleo

Orgánulo voluminoso separado del

citoplasma por una doble membrana

que contiene la cromatina y los nucleolos

El ADN de la cromatina contiene la

información que permite controlar y

regular las funciones celulares. En los

nucleolos se sintetizan ribosomas

Luz

ADN

H2O

CO2

Materiainorgánica

Ribosomas Grana Estroma

Tilacoide

Materia

orgánica

Membrana

externa

Membrana

interna

O2

36. Dibuja una mitocondria y pon nombre a sus diferentes partes. Representa mediante flechas las entradas y

salidas de materia y energía que corresponden al proceso de la respiración mitocondrial.

37. Construye una tabla para comparar los procesos de la fotosíntesis y la respiración aerobia respecto a los

siguientes aspectos: sustancias de las que se parte; productos finales que se obtienen; lugar de la célula

eucariota en el que suceden; destino del ATP que se obtiene; tipos celulares en que se realizan y resumen

global de cada proceso.

38. Los siguientes dibujos (I y II) representan de forma esquemática el metabolismo de dos tipos de células.

Materia

inorgánica

(CO2+ H2O)

Energía

(ATP)

Materia

orgánica

Matriz

Oxígeno Crestas

ADN

Ribosomas

Membrana externa

Membrana interna

ASPECTOS FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN AEROBIA

Sustancias de las que se parte Materia inorgánica (CO2, H2O y sales) Materia orgánica y O2

Productos finales que se obtienen Materia orgánica y O2 Materia inorgánica (CO2 y H2O) y ATP

Lugar de la célula eucariótica en el que

suceden

Cloroplastos Mitocondrias

Destino del ATP que se obtiene Fase oscura (sintetizar materia

orgánica)

Funciones vitales: movimiento,

transporte...

Tipos celulares en que se realizan Células eucarióticas vegetales, algas y

algunas procarióticas (como

cianobacterias)

Todas las células eucarióticas y

muchas procarióticas

Resumen global de cada proceso Materia inorgánica + energía luminosa

Materia orgánica + oxígeno

Materia orgánica + oxígeno

Materia inorgánica + ATP

(I) (II)

Materia

inorgánica

Funciones

celulares

Moléculas complejas

ATPATP

2 b

2

aa

1

1

b

Actividades celulares

Expulsión

de

desechos

Moléculas

orgánicas

complejas

Moléculas

orgánicas sencillas

Materia inorgánica

a) Copia y completa los esquemas. Para ello sustituye los números por el nombre del orgánulo

correspondiente, sustituye las letras por el proceso metabólico que se está representando y rellena los

recuadros indicando si se trata de un proceso catabólico o anabólico.

b) ¿Qué tipo de nutrición se está representado en cada esquema?

c) ¿A qué tipo de célula corresponde cada esquema?

a)

b) En la célula I (ilustrada a la izquierda) se representa un tipo de nutrición autótrofa, y en la II, heterótrofa.

c) La célula I es una célula de tipo vegetal, y la II, de tipo animal.

39. Dibuja un virus y nombra sus diferentes partes. ¿Todos los virus tienen las mismas partes? ¿Qué diferencias

hay entre unos y otros?

Todos los virus tienen un ácido nucleico (ADN o ARN) y poseen una cápsida, aunque su forma y composición

pueden variar.

Algunos presentan envoltura (similar a la membrana plasmática) y otros no (como el bacteriófago dibujado).

Compara un esquema en el que figure la estructura interna de una bacteria con esquemas de un cloroplasto

y/o de una mitocondria. ¿Qué datos se pueden obtener de esta comparación que sirvan como apoyo a la

teoría endosimbionte?

La forma y el tamaño de un cloroplasto o de una mitocondria son similares a los de una bacteria. Además, ambos

orgánulos poseen ribosomas y ADN similares a los que aparecen en una célula procariótica. Si además tenemos

en cuenta que la bacteria fue incorporada mediante fagocitosis, no es de extrañar que ambos orgánulos tengan

una doble membrana.

40.

(I) (II)

Materia

inorgánica

Funciones

celulares

Moléculas complejas

ATPATP

2 b

2

aa

1

1

b

Actividades celulares

Expulsión

de

desechos

Moléculas

orgánicas

complejas

Moléculas

orgánicas sencillas

Materia inorgánica

1- Cloroplasto.

a- Fotosíntesis.

2- Mitocondria.

b- Respiración.

1- Vacuola digestiva.

a- Digestión.

2- Mitocondria.

b- Respiración.

ANABOLISMO

ANABOLISMO

ANABOLISMO

CATABOLISMOCATABOLISMO

Incorporación

de alimento

ADN

Cabeza

CuelloCápsida

Fibras

de

anclaje

De profundización

En una experiencia (A) se proporciona a una planta acuática, hidrógeno carbonato de sodio (NaHCO3, que

actúa como fuente y/o sumidero de CO2) marcado con carbono radioactivo C. Al cabo de unos minutos la

radiactividad se encuentra en los glúcidos, y, poco después en los lípidos y en las proteínas de la planta. Si

la experiencia se repite después de haber hervido la planta (luego muerta) no aparece ninguna materia

orgánica radiactiva. En una segunda experiencia (B), la planta viva de la experiencia A, se coloca en agua

con NaHCO3 no radiactivo y en la oscuridad; ella expulsa ahora carbono radiactivo.

a) Por qué en la experiencia A se obtiene materia orgánica marcada radiactivamente.

b) Cómo explicarías la expulsión de carbono radiactivo por la planta en la oscuridad (experiencia B).

a) Porque la planta incorpora, en la fotosíntesis, CO2 del medio para fabricar compuestos orgánicos. Por eso, la

materia orgánica producida está marcada radiactivamente.

b) En la experiencia B, la planta está en la oscuridad luego no puede hacer la fotosíntesis. Sin embargo, la planta

continúa respirando y el CO2 que expulsa procede de la combustión de sus compuestos orgánicos y contiene

carbono radioactivo.

41.

(A) NaHCO3 radiactivo (14C)

Plantas

radiactivas

Planta no

radiactiva

(B) NaHCO3 no radiactivo

Carbono

radiactivo

en el agua