En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo se relaciona la estructura de una célula con el trabajo que hace?
Tu cuerpo tiene muchos tipos de células, y no se parecen entre sí. En esta lección aprenderás cómo se especializan las células, cómo la estructura de una célula se ajusta a su trabajo y cómo se organizan las células en tejidos, órganos y sistemas de órganos.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
El mismo ADN, genes distintos
- La mayoría de las células del cuerpo tienen el mismo ADN
- Cada tipo de célula usa solo algunos de sus genes
- Genes distintos producen proteínas distintas
- La especialización se llama diferenciación
Un organismo pluricelular comienza como una sola célula, que se divide muchas veces. La mayoría de las células que resultan tienen el mismo ADN, pero no lo usan todo. Una célula usa algunos genes y deja otros sin usar, y las proteínas que fabrica determinan cómo está construida y qué hace. Este proceso, llamado diferenciación, produce células especializadas. Una célula muscular fabrica grandes cantidades de miosina, una proteína del músculo, y un glóbulo rojo en desarrollo fabrica hemoglobina. (Los glóbulos rojos maduros de los humanos pierden su núcleo, así que no tienen nada de ADN.)
La estructura se ajusta a la función
- Los glóbulos rojos transportan oxígeno
- Las células musculares se contraen
- Las células de los pelos radiculares absorben agua
- Las células del intestino absorben alimento
Cada célula especializada tiene una forma y un conjunto de partes que le ayudan a hacer su trabajo. Un glóbulo rojo maduro no tiene núcleo, lo que deja más espacio para la hemoglobina, la proteína que transporta el oxígeno. Una célula muscular es larga y está llena de fibras de proteína que se contraen, y tiene muchas mitocondrias. Una célula de pelo radicular tiene una prolongación larga que aumenta la superficie por la que absorbe agua. La célula del revestimiento intestinal tiene pequeños pliegues llamados microvellosidades que aumentan la superficie por la que absorbe alimento.
Los organelos se ajustan al trabajo
- Las células que necesitan mucha energía tienen más mitocondrias
- Las células que secretan proteínas tienen más RE rugoso y Golgi
- Las células de las hojas que hacen fotosíntesis tienen cloroplastos
- Las células de almacenamiento pueden tener vacuolas grandes
Las células también difieren en el número de organelos que contienen. Una célula que usa mucha energía, como una célula del músculo del corazón, tiene muchas mitocondrias. Una célula que fabrica y libera grandes cantidades de proteína tiene mucho RE rugoso y aparato de Golgi. Una célula de hoja que hace fotosíntesis tiene muchos cloroplastos, y una célula de almacenamiento puede tener una vacuola grande. Los números de la gráfica son valores de muestra aproximados que se usan para mostrar el patrón. Las cantidades reales varían según la célula y el organismo.
Niveles de organización
- Las células parecidas forman un tejido
- Los tejidos forman un órgano
- Los órganos forman un sistema de órganos
- Los sistemas de órganos forman un organismo
Las células especializadas no trabajan solas. Las células parecidas que trabajan juntas forman un tejido, y los tejidos que trabajan juntos forman un órgano. Varios órganos que trabajan juntos forman un sistema de órganos, y los sistemas de órganos que trabajan juntos forman todo el organismo. Por ejemplo, las células del músculo del corazón forman el tejido del músculo del corazón, que es parte del corazón, que es parte del sistema circulatorio. Cada nivel depende del nivel inferior, así que un problema en las células especializadas puede afectar a todo el organismo.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: El mismo ADN, proteínas distintas
Una célula muscular y un glóbulo rojo en desarrollo de la misma persona tienen el mismo ADN. Usa el modelo para explicar por qué la célula muscular fabrica miosina y el glóbulo rojo fabrica hemoglobina.
Mostrar la solución
- El mismo ADN: las dos células tienen el gen de la miosina y el gen de la hemoglobina.
- Genes distintos en uso: la célula muscular usa el gen de la miosina, y el glóbulo rojo usa el gen de la hemoglobina.
- Resultado: las proteínas que fabrica una célula le dan su estructura y su función, así que las dos células son distintas.
- Respuesta: Cada célula usa una parte distinta del mismo ADN, así que fabrica proteínas distintas.
Ejemplo 2: ¿Qué célula necesita más energía?
La gráfica muestra el número aproximado de mitocondrias en cuatro tipos de células (valores de muestra). Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento sobre qué célula usa más energía.
Mostrar la solución
- Afirmación: la célula del músculo del corazón usa más energía.
- Evidencia: tiene cerca de 5,000 mitocondrias, en comparación con cerca de 1,000 en la célula del hígado, 300 en la célula de la piel y 0 en el glóbulo rojo maduro.
- Razonamiento: las mitocondrias producen ATP, así que más mitocondrias significan más ATP. Una célula del músculo del corazón se contrae constantemente, así que necesita mucho ATP.
- Respuesta: La célula del músculo del corazón, con cerca de 5,000 mitocondrias.
Ejemplo 3: Ordenar los niveles
Usa el modelo para ordenar estos elementos del más pequeño al más grande: sistema circulatorio, célula del músculo del corazón, ser humano, corazón, tejido del músculo del corazón.
Mostrar la solución
- Célula: la célula del músculo del corazón es la unidad más pequeña.
- Tejido: muchas células parecidas del músculo del corazón forman el tejido del músculo del corazón.
- Órgano: el corazón está formado por varios tejidos.
- Sistema de órganos: el corazón, los vasos sanguíneos y la sangre forman el sistema circulatorio.
- Organismo: el sistema circulatorio es uno de los sistemas del ser humano.
- Respuesta: Célula del músculo del corazón, tejido del músculo del corazón, corazón, sistema circulatorio, ser humano.
Práctica
Relaciona las estructuras de las células con sus trabajos, completa los niveles de organización, lee una gráfica del número de organelos y explica cómo pueden ser distintas las células con el mismo ADN. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
- Hoja de práctica: Especialización celular (PDF) (en inglés)
- Clave de respuestas: Especialización celular (PDF) (en inglés)
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- La diferenciación produce células especializadas que usan genes distintos
- La estructura de una célula se ajusta a su función
- El número de organelos corresponde al trabajo de la célula
- Las células forman tejidos, órganos, sistemas de órganos y organismos
De vuelta a la pregunta esencial: las células de un cuerpo tienen el mismo ADN pero usan genes distintos, así que fabrican proteínas distintas y adquieren estructuras distintas. Cada estructura, desde el núcleo que le falta a un glóbulo rojo hasta las muchas mitocondrias de una célula muscular, se ajusta al trabajo de la célula. Las células especializadas trabajan juntas en tejidos, órganos y sistemas de órganos. A continuación verás cómo la membrana celular controla lo que entra y sale.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-2: Desarrollar y usar un modelo para ilustrar la organización jerárquica de sistemas que interactúan y que cumplen funciones específicas dentro de los organismos pluricelulares.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.A Estructura y función