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Ciencias Ciencias 7, proyecto Puentes del Saber, es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento de Ediciones Educativas de Santillana, bajo la dirección de Marieta Zumbado Gutiérrez. En su elaboración ha participado el siguiente equipo: Jefatura de área Katherine Obando Quesada Edición Ana Victoria Wo Ching 7 actualizada con los 2.a edición nuevos programas del MEP

Jefatura de arte: Sandra Pérez Guillén Diagramación: Orlando Villalta Solano Ilustraciones: Marcelo Cáceres Ávila, Carlos Urquiza Moreno, Shutterstock y Archivo Santillana Fotografías: César Vargas Ulloa, Archivo Santillana, Repositorio Santillana, Shutterstock y Wikimedia Commons Arte final: Orlando Villalta Solano Corrección de estilo: Óscar Aguilar Sandí y Francisco Guevara Sequeira © 2018, Santillana S. A. Costa Rica Este libro no puede ser reproducido total ni parcialmente en ninguna forma, ni por ningún medio o procedimiento, sea reprográfico, fotocopia, microfilmación, mimeógrafo o cualquier otro sistema mecánico, fotoquímico, electrónico, informático, magnético, electroóptico, etcétera. Cualquier reproducción sin permiso de la Editorial viola derechos reservados, es ilegal y constituye un delito. Impreso en: Ciencias 7, proyecto Puentes del Saber, responde al Programa de Estudio de Ciencias para sétimo año del Ministerio de Educación Pública (MEP), vigente en Costa Rica. 375.85 S2353c Santillana VII Ciencias 7 / Santillana. – 2 ed. -- San José, C.R. : Editorial Santillana, 2018. 224 p. : il. ; 28 X 23 cm. (Serie Proyecto Puentes del Saber) ISBN: 978-9930- 546-75- 8 1. Ciencia – Enseñanza. 2. Ciencia – Libros de Texto. I. Título. La Editorial ha hecho todo lo posible por conseguir los permisos correspondientes para las obras con copyright que aparecen en el presente texto. Cualquier error u omisión será rectificado en futuras impresiones a medida que la información esté disponible. Debido a la naturaleza dinámica de Internet, las direcciones y los contenidos de los sitios web a los cuales se hace referencia en este libro pueden sufrir modificaciones.

Presentación El porqué de… El significado del nombre Un nombre es algo más que palabras. Es una idea, un concepto. Así, Puentes del Saber simboliza la idea de conexión, continuidad, comunicación y solidez, con pilares firmes, bien construidos. Puentes del Saber, metáfora del paso de una etapa escolar a otra y de un ámbito del conocimiento a otro, nace como un proyecto que busca entregarle una sólida formación académica y ética. Las claves de nuestro proyecto Conexión para establecer continuidad Nuestro objetivo es ayudarle a transitar a través de un puente de conocimientos para alcanzar su próxima meta: la educación diversificada. Por eso, le brindamos herramientas que hagan posible su éxito escolar y aprendizaje continuo. Construcción sobre cimientos sólidos Puentes del Saber apoya la construcción de su formación académica sobre cimientos sólidos: rigurosidad conceptual, desarrollo de habilidades propias de cada disciplina, integración de la investigación, la tecnología, la lectura y la escritura. Comunicación frecuente y continua Puentes del Saber le ayuda a aprender, a integrar sus conocimientos, a transmitirlos y a utilizarlos en la vida diaria. Por esto, le propone retos cognitivos que le preparan para compartir con otros los resultados de su aprendizaje, tanto en forma oral como escrita. Adelante, también es su proyecto; anímese a transitar por estos puentes. © Ciencias 7 3

El libro Ciencias 7, proyecto Puentes del Saber, se organiza en cinco unidades que desarrollan los contenidos del programa de estudio de Ciencias. Estructura de las unidades de Ciencias Taller de ciencias Incluye experiencias científicas, experimentos o actividades de análisis relacionadas con los contenidos desarrollados. Evaluaciones Se presentan tres instancias evaluativas. Evaluación diagnóstica ¿Qué recuerda? Propone actividades que evalúan conocimientos y habilidades previos, necesarios para abordar la unidad. Se encuentra después del inicio de cada unidad. Evaluación formativa Incluye ejercicios en los que se consideran los procesos de pensamiento científico como la pregunta, la observación, la propuesta de predicciones e hipótesis, la exploración, la experimentación y la aplicación. Esta batería de actividades fomenta la adquisición de los conocimientos. Actividades Sección que propone ejercicios de aprendizaje para que los estudiantes repasen, de manera inmediata, los nuevos conceptos tratados en el subtema. Actividades de cierre Plantean actividades que permiten evaluar el aprendizaje alcanzado en cada tema. Este símbolo indica que se debe tener precaución al realizar la actividad. Número y título de la unidad. Cada unidad se identifica con un número, un título y un color. El título hace referencia al tema que articula los contenidos de la unidad. Inicio de unidad ¿Qué aprenderá? Aparecen los contenidos que se abordarán en la unidad. Criterios de evaluación. Consideran los saberes conocer, hacer y ser, necesarios para el desarrollo de habilidades para una nueva ciudadanía. Están ligados a los aspectos de la cultura cotidiana y sistematizada, para prevenir, enfrentar y resolver situaciones en la vida diaria en los ámbitos local y global. Imagen. Muestra situaciones relacionadas con las habilidades que se desarrollarán en la unidad y con los conocimientos previos requeridos para comprender mejor los nuevos temas.. Punto de partida. Destaca la habilidad científica principal que se expondrá a lo largo de la unidad. Incluye una actividad inicial para trabajar esta habilidad a partir de la observación de una imagen. Así se organiza su libro 4 Así se organiza su libro

Temas Las unidades están divididas en temas, en los cuales se desarrollan contenidos y actividades acompañados de secciones que se describen a continuación. Glosario Definición de conceptos que facilitarán la comprensión del tema y, a su vez, enriquecerán el vocabulario. Evaluación sumativa Consta de un conjunto de actividades que permitirá documentar y valorar el avance de sus aprendizajes y su evolución en los aspectos conceptuales, procedimentales y actitudinales. ¿Qué aprendió? Examina la totalidad de los conocimientos logrados en la unidad. Resumen de conceptos Sintetiza los contenidos tratados luego de estudiar un tema. Yo opino que A partir de una situación ligada a un contenido, se invita a expresar opiniones fundamentadas, para incentivar el desarrollo de competencias relacionadas con los temas transversales. Dato Recuerda las habilidades y los contenidos necesarios para el logro de los nuevos aprendizajes. Ejercicios resueltos Son explicaciones detalladas, paso a paso, de la resolución de ejercicios y problemas. Atención Recuerda conocimientos matemáticos y científicos necesarios para resolver los ejercicios y los problemas. ¿Cómo va? Permite valorar el avance de los aprendizajes adquiridos en los primeros temas de la unidad. Tema central y subtema Temas transversales Invita a reflexionar acerca de una temática transversal del programa, vinculada con valores éticos y morales. Fomenta el desarrollo de competencias relacionadas con ese tema transversal. Incluye desarrollo sostenible, bienestar animal, estilos de vida saludables, territorios indígenas y acciones glocales. © Ciencias 7 5

Puente con las TIC Direcciones de Internet, que muestran presentaciones multimedia, videos, lecturas para profundizar sobre un tema y actividades interactivas. Puente con Sección que muestra cómo el conocimiento científico se relaciona con otras disciplinas del saber. Código QR para accesar fácilmente desde dispositivos móviles. Taller de habilidades científicas Páginas orientadas a desarrollar las habilidades científicas. La habilidad destacada en la sección Punto de partida se profundiza en este taller. En él se modela la habilidad paso a paso para guiar su aplicación. Ahora usted es la instancia para la aplicación de la habilidad modelada. Resumen de conceptos es una síntesis de la habilidad analizada. Trabajo científico Páginas orientadas a aplicar las habilidades científicas en una actividad práctica, profundizando en aquella desarrollada en el Taller de habilidades científicas. El desarrollo de esta actividad científica profundiza la habilidad modelada. Este símbolo indica que se debe tener precaución al realizar la actividad. + informados Brinda información que complementa y profundiza los contenidos tratados a lo largo de la unidad. Así se organiza su libro 6 Así se organiza su libro

Define un tipo de texto científico desarrollando sus características. Establece pasos para la lectura o escritura de un texto científico. Ciencia, tecnología y sociedad Temas y noticias referidos a la labor de distintas disciplinas científicas y a su impacto en la sociedad y en la vida cotidiana. Lea y escriba para aprender Sección en la que se modela la producción de un texto científico, considerando las habilidades científicas y los contenidos de la unidad. Desarrolla una o varias noticias o temas vinculados a los contenidos tratados en la unidad. Actividades es una sección que permite reflexionar sobre los temas y las noticias abordados en estas páginas. Anexos Infografías o tablas que complementan o amplían los temas desarrollados en el libro de texto. © Ciencias 7 7

Unidad Temas I periodo Eje temático I 1 La célula 1. La teoría celular • Hacia la teoría celular 14 • Postulados de la teoría celular 16 • Tecnología para estudiar la célula 16 • ¿Cómo son las células? 18 • Componentes celulares básicos 18 2. Tipos de células y sus componentes • Células procariotas 22 Taller de ciencias: Células procariotas 23 • Células eucariotas 24 • Células de las plantas y los animales 24 • Estructuras exclusivas de la célula vegetal 28 • Organelas exclusivas de la célula animal 29 • Intercambio de sustancias con el medio 30 Eje temático II 2 La ciencia y la tecnología 1. ¿Qué son la ciencia y la tecnología? • La ciencia y la tecnología 48 • Clasificación de las ciencias 48 • Integración de las ciencias en diversas actividades 50 • Prevención de riesgos 50 • NAMA: Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas 51 2. Actividad científica • El método científico en la investigación 52 • Científicos costarricenses 54 • Trabajo de campo 56 Taller de ciencias: Organización de una gira de campo 56 3. Avances de la ciencia y la tecnología • Ciencia, tecnología y sociedad 60 • Evolución de la tecnología 60 • Factores que impulsan los avances científicos y tecnológicos 60 • Avances científicos y tecnológicos: aliados del desarrollo 61 • Implicaciones de los avances de la ciencia y la tecnología 64 II periodo 3 Estimaciones y mediciones 1. Mediciones y estimaciones • Mediciones 86 • Unidades de medida 86 • Exactitud y precisión 86 • Sistema Internacional de Unidades 87 • Unidades del SI 88 • Estimaciones 89 • Las mediciones y las estimaciones en la vida cotidiana 89 2. Conversión de unidades • Prefijos del SI 91 • Factores de conversión 93 • Conversión de unidades 93 • Conversión de unidades no convencionales 95 III periodo 4 La materia 1. Características de la materia • ¿Qué propiedades presenta la materia? 120 • Propiedades físicas de la materia 121 • Propiedades químicas de la materia 122 Taller de ciencias: Distinguir propiedades de distintos materiales 123 • Las propiedades de la materia en la vida cotidiana 123 2. La materia se transforma • Cambios de la materia 126 • Cambios físicos de la materia 126 • Cambios químicos de la materia 128 • Cambios físicos y químicos en el entorno 129 Taller de ciencias: Reconocer cambios químicos y físicos 130 3. Estados de agregación de la materia • ¿Cuáles son los estados de agregación de la materia? 132 • Cambios de estado 134 Taller de ciencias: Temperatura de ebullición del agua 136 • Los cambios de estado en la vida cotidiana 136 Eje temático III 5 El agua 1. Hidrosfera • El agua 174 • Distribución del agua sobre la Tierra 175 • El ciclo hidrológico 176 • El ciclo del agua en la naturaleza 176 • ENOS: El Niño-Oscilación del Sur 177 • Impacto del ENOS en las actividades cotidianas y productivas 178 2. Recursos hídricos • Las cuencas hidrográficas 180 • ¿Qué es una cuenca hidrográfica? 180 • Funciones de las cuencas hidrográficas 181 • Los recursos marítimos 182 • Servicios que proveen los recursos marítimos 183 • Actividades económicas vinculadas a los recursos marítimos 183 • Las mareas 184 3. Cambio climático • El efecto invernadero y el calentamiento global 188 • Principales causas del aumento de gases de efecto invernadero 189 • Consecuencias del cambio climático 190 Taller de ciencias: Verificando el cambio climático 190 Anexos 208 págs. 10-43 págs. 44-81 págs. 82-115 págs. 116-169 págs. 170-207 Índice de contenidos 8 Índice de contenidos

Temas Evaluaciones Taller de habilidades científicas Secciones especiales • ¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica 12 • ¿Cómo va? Evaluación sumativa 20 • ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa 38 • Plantear preguntas de investigación 34 • Trabajo científico 36 • Lea y escriba para aprender 42 4. Recursos naturales • Recursos naturales y su aprovechamiento 66 • Clasificación de los recursos naturales 67 • El aprovechamiento de los recursos naturales a lo largo del tiempo 68 • Aprovechamiento racional de los recursos naturales 69 • La ciencia y la tecnología en la protección de los recursos naturales 70 • ¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica 46 • ¿Cómo va? Evaluación sumativa 58 • ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa 76 • Formular hipótesis y predicciones 72 • Trabajo científico 74 • Ciencia, tecnología y sociedad 80 3. Instrumentos de medición • ¿Con qué se miden las magnitudes físicas? 100 • Medición de la longitud 100 • Medición de la masa 101 • Medición del volumen 101 • Medición de la temperatura 100 • Medición de la temperatura 102 • Medición del tiempo 102 • Incertidumbre 103 • Cifras significativas 104 • Errores en la medición 104 • ¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica 84 • ¿Cómo va? Evaluación sumativa 98 • ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa 110 • Planificar y ejecutar una investigación 106 • Trabajo científico 108 • Lea y escriba para aprender 114 4. Clasificación de la materia • ¿De qué manera se clasifica la materia? 140 • Sustancias puras 141 • Clasificación de las sustancias puras 141 • Mezclas 142 • Mezclas homogéneas o disoluciones 142 • Mezclas heterogéneas 145 Taller de ciencias: Identificando mezclas 147 5. Separación de mezclas • Métodos de separación de mezclas 149 Taller de ciencias: Separación de los componentes de una mezcla 152 • Aplicación de los métodos de separación 153 • Filtración en la producción de agua embotellada 153 • Filtración en la obtención de cobre 154 • Decantación en el proceso de obtención de hierro 154 • Aplicaciones de la destilación 155 • Aplicaciones de la evaporación 156 • Tratamiento de aguas residuales 157 • Aplicaciones en las industrias y en el campo de la salud 157 • Separación de mezclas en el manejo de residuos sólidos 158 • ¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica 118 • ¿Cómo va? Evaluación sumativa 138 • ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa 164 • Concluir y evaluar 160 • Trabajo científico 162 • Ciencia, tecnología y sociedad 168 4. Eventos hidrometeorológicos • Eventos hidrometeorológicos y sus efectos 192 • Efectos de los eventos hidrometeorológicos en grupos vulnerables 193 • Prevención de desastres 194 5. Conservación de la hidrosfera • El cuidado del recurso hídrico 196 • Aprovechamiento sostenible del recurso hídrico 197 • ¿Cómo podemos reducir la huella hídrica? 198 • ¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica 172 • ¿Cómo va? Evaluación sumativa 186 • ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa 202 • Trabajo científico 200 • Lea y escriba para aprender 206 Glosario 222 © Ciencias 7 9

1 Unidad Eje temático I. Los seres vivos en entornos saludables La célula Criterios de evaluación • Describir las características generales de la célula que la distinguen como la unidad estructural, funcional y reproductiva de los seres vivos. • Explicar la diferenciación de las células procariotas y eucariotas; animal y vegetal, y la relación con el aprovechamiento de los recursos disponibles en su entorno. • Apreciar la organización y el trabajo en conjunto de los componentes de las células eucariotas, para el manejo correcto de los residuos, que se producen al utilizar los recursos de su entorno. 10 Unidad 1 • La célula

Shutterstock Punto de partida En esta unidad desarrollará la habilidad científica de plantear preguntas de investigación. Todo estudio científico parte de alguna observación que lleva a una persona a cuestionarse por qué ocurre cierto fenómeno o cuál es la relación entre determinados hechos, o si desea obtener más información sobre un tema que le interesa. Con base en ese fenómeno que se desea comprender, se formula una pregunta de investigación, a partir de la cual se pueden plantear hipótesis, desarrollar un diseño experimental, ejecutarlo para comprobar las predicciones y responder la pregunta inicial. Observe las células que se muestran en la imagen. 1. Lea las siguientes preguntas y determine cuáles permitirían originar una investigación. • ¿Podría sobrevivir una de esas células si se aísla de las otras? • ¿Cómo es la apariencia física de esas células? • ¿Cada cuánto se reproducen esas células? ¿Qué aprenderá? • Teoría celular • Características de las células • Célula procariota • Célula eucariota • Célula vegetal • Célula animal © Ciencias 7 11

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. Observe las imágenes y luego responda las preguntas 1, 2, 3 y 4. I. IV. II. III. 1 ¿Qué nombre reciben, respectivamente, las estructuras representadas en las imágenes? A. I. organismo, II. célula, III. tejido y IV. órgano. B. I. célula, II. tejido, III. órgano y IV. sistema. C. I. sistema, II. tejido, III. célula y IV. órgano. D. I. sistema, II. célula, III. tejido y IV. órgano. 2 Según los niveles de organización del cuerpo humano, ¿cuál es la forma de ordenar esas estructuras de acuerdo con su nivel de complejidad? A. I, II, III y IV. B. I, III, IV y II. C. II, III, IV y I. D. II, IV, III y I. 3 ¿Cuál es la afirmación correcta para la estructura IV? A. Es una agrupación de sistemas. B. Se compone de diversos órganos. C. Está constituido por un solo tejido. D. Está formado por varios tipos de tejidos. 4 El organismo que posee las estructuras representadas en las imágenes pertenece al reino A. Fungi. B. Plantae. C. Monera. D. Animalia. 12 Unidad 1 • La célula

5 ¿Cuál es el nombre de las estructuras señaladas con I y II, respectivamente? I. II. A. I. membrana plasmática y II. núcleo. B. I. núcleo y II. membrana plasmática. C. I. membrana plasmática y II. citoplasma. D. I. citoplasma y II. membrana plasmática. 6 Lea los nombres de los siguientes organismos: II. Cianobacteria I. Roble sabana IV. Gusano plano III. Ameba ¿Cuáles de esos seres vivos son unicelulares? A. Solo II. B. II y III. C. Solo IV. D. III y IV. Realice las siguientes actividades: 7 Establezca las diferencias entre los siguientes pares: a. Célula y tejido b. Órgano y sistema c. Unicelular y pluricelular 8 Explique cuál es la función de la membrana plasmática. Shutterstock © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 13

Hacia la teoría celular Los organismos están formados por unidades de materia viva: las células. Este hecho, aunque parece obvio en la actualidad, no se conocía en el pasado. Múltiples investigaciones a lo largo del tiempo han dado como resultado el conocimiento sobre la estructura celular. Se le atribuye a Zacharias Janssen (1580-1638), un fabricante de lentes holandés, haber construido el primer microscopio óptico compuesto cerca del año 1595. Este aparato permitió que el ser humano empezara a explorar un mundo hasta entonces desconocido. En el año 1665, el científico inglés Robert Hooke (1635-1703) observaba un delgado trozo de corcho a través de un microscopio rudimentario. En él notó una serie de compartimentos que se le parecieron a las celdas de los monasterios, por lo que las denominó células (del latín cellula, que significa “pequeño compartimento”). A pesar de que Hooke no había observado células vivas, sino las paredes de las células muertas del corcho, este investigador es reconocido históricamente por haber sido la primera persona que observó las células. Posteriormente, Hooke y otros investigadores notaron la presencia de compartimentos semejantes a los hallados en el corcho en muestras de partes vivas de plantas y de otros organismos, con la diferencia de que el espacio interno estaba relleno por un material de aspecto gelatinoso. Por esa misma época, el científico holandés Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) construyó un microscopio de una lente, con el que logró observar, por primera vez, organismos unicelulares. Leeuwenhoek denominó a esos microorganismos animáculos porque se le parecieron a pequeños animales. Él fue también el primero en registrar observaciones de bacterias, células sanguíneas y espermatozoides. 1. La teoría celular B Línea de tiempo que muestra el camino hacia la teoría celular. Dato Para abordar el trabajo de estos contenidos, es importante que sepa: N Reconocer los niveles de organización de los seres vivos. D Células vegetales de la cebolla. Matthias Schleiden observa muestras vegetales y analiza las observaciones de otros científicos; concluye que todos los organismos vegetales están formados por células. 1838 D Ilustración realizada por Robert Hooke del trozo de corcho que observó. 1665 Robert Hooke, con ayuda de un microscopio compuesto, observa una lámina de corcho y describe diminutas estructuras a las que denominó células. D En un microscopio simple, Antoni van Leeuwenhoek observó microorganismos como estos. 1675 Antoni van Leeuwenhoek, con un microscopio simple (de un solo lente), observa muestras de agua de charco y describe microorganismos a los que llamó ”animáculos”. Shutterstock 14 Unidad 1 • La célula

Indicador de evaluación Relata los acontecimientos que llevaron a la formulación de la teoría celular. La microscopía pronto entusiasmó a los investigadores y se desarrolló rápidamente. En poco tiempo, ya había numerosos estudios sobre diversos tipos de plantas y animales. Basado en sus observaciones sobre la estructura microscópica de tejidos vegetales, el botánico alemán Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) propuso, en 1838, que todas las plantas están formadas por células. Al año siguiente, el médico fisiólogo alemán Theodor Schwann (1810-1882), con base en sus observaciones de tejidos animales, formuló que todos los animales también están constituidos por células. Schwann, además, enunció que las funciones de los seres vivos ocurren dentro de las células. Así, las conclusiones de Schleiden y Schwann establecieron la idea de que todos los seres vivos están formados por células. Esa fue la base de la teoría celular, que se desarrollaría en los años siguientes. Algunos científicos opinaban que las células se formaban espontáneamente, a partir de la aglomeración de determinados tipos de sustancias orgánicas, mientras otros afirmaban que una célula solo podía originarse de una célula ya existente. Uno de los defensores de esa última idea era el patólogo y biólogo alemán Rudolph Virchow (1821-1902), quien en 1855 sintetizó su pensamiento en una frase en latín, que después se volvió célebre: omnis cellula ex cellula, cuyo significado es: “toda célula se origina de otra célula”. Más adelante, en 1880, el biólogo alemán August Weismann (1834-1914) complementó esta idea al postular que todas las células vivientes provienen de células antecesoras antiguas. La propuesta inicial de Schleiden y Schwann (todos los seres vivos están formados por células), complementada con las conclusiones de Rudolph Virchow y otros descubrimientos, pasó a constituir la teoría celular, que es uno de los pilares de la biología. Robert Hooke nació en la isla de Wight, Inglaterra, el 18 de julio de 1635. Ingresó a la Universidad de Oxford en 1653, donde trabajó bajo la tutela del reconocido físico Robert Boyle. Posteriormente, llegó a ser secretario de la Royal Society, donde fue supervisor de experimentos. Entre sus múltiples aportes a la ciencia se encuentran la hoy denominada ley de elasticidad de Hooke, que establece que un material elástico se estira de manera proporcional a la fuerza ejercida sobre él. Además, fue el primero en examinar fósiles con un microscopio y deducir que podrían ayudar a comprender la historia de la vida. Murió el 3 de marzo de 1703 en Londres, a la edad de 67 años. Puente con la historia D Reproducción de células vegetales. D Estructuras denominadas estromatolitos, formadas por la actividad de microorganismos. Se han encontrado estromatolitos de más de 3 billones de años. D Cartílago de sapo dibujado por Theodor Schwann. 1880 August Weismann postula que todas las células existentes provienen de células antecesoras antiguas. 1839 Theodor Schwann realiza observaciones de tejidos animales y concluye que estos organismos también están formados por células. 1855 Rudolf Virchow, con base en sus estudios sobre el origen de diversas enfermedades, propuso que toda célula proviene de una célula preexistente. Shutterstock © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 15

1. La teoría celular Postulados de la teoría celular La teoría celular vigente consta de tres postulados según los cuales la célula es la unidad estructural, funcional y reproductiva de los seres vivos. • Unidad estructural. Todo individuo está formado de células. Un organismo puede estar constituido por una célula, como en los seres unicelulares, o por muchas células, como en los pluricelulares. • Unidad funcional. Las funciones que caracterizan a los seres vivos ocurren en el interior de la célula. Una célula realiza todas las funciones vitales: se nutre, responde a los cambios del medio y se reproduce. • Unidad reproductiva. La célula es la unidad de origen de todo organismo, ya que todas las células se originan a partir de otras preexistentes. Tecnología para estudiar la célula El microscopio que utilizó Robert Hooke era un microscopio compuesto, porque estaba formado por dos lentes ajustados a un tubo de metal; aumentaba unas 30 veces los objetos. Aunque el microscopio simple de Antoni van Leeuwenhoek solo tenía un lente, aumentaba los objetos hasta 200 veces. En la actualidad, quienes se dedican a estudiar las células utilizan microscopios ópticos modernos o electrónicos. Microscopios ópticos modernos Los microscopios ópticos modernos poseen tres grupos principales de lentes, fabricados en vidrio o cristal: los condensadores, los objetivos y los oculares. • Condensadores. Tienen como función concentrar los rayos luminosos que atraviesan el objeto en observación. • Objetivos. Son responsables de la formación de imagen. • Oculares. Están cercanos a los ojos del observador, en los cuales proyectan la imagen. La luz, tras ser concentrada en el lente condensador, atraviesa el objeto en observación, pasa por los lentes objetivo y ocular y llega al ojo del observador, donde es asimilada como una imagen ampliada. Al multiplicar el aumento proporcionado por el ocular por el aumento del objetivo se calcula el valor final de la ampliación. Si se utiliza, por ejemplo, un ocular de 10 aumentos (10X) y un objetivo de 50 aumentos (50X), el valor final de la ampliación será de 500 aumentos (500X). Estos microscopios proporcionan entre 100 y 1500 aumentos. Por ejemplo, si un objeto mide 0,01 mm de diámetro (invisible a simple vista) y se amplía 1000 veces, su imagen ampliada tendrá 10 mm (1 cm) y podrá ser visible. D Microscopio óptico moderno. El objeto se posiciona bajo el lente objetivo; este produce una imagen que es aumentada por el lente ocular. Visite la siguiente dirección electrónica: www.santillana.cr/OD/postuladosC7 – Explique por qué fue fundamental la comunicación científica en la formulación de los postulados de la teoría celular. – Argumente por qué en ciencia es importante divulgar los descubrimientos y los resultados de las investigaciones. Puente con las TIC Shutterstock 16 Unidad 1 • La célula

Indicadores de evaluación Reconoce los postulados de la teoría celular. Cita los tipos de microscopios que se utilizan para estudiar las células. Microscopios electrónicos En la década de 1950 la investigación biológica empezó a utilizar microscopios electrónicos, que posibilitaron estudios más detallados de la estructura interna de las células. Mientras los microscopios ópticos ofrecen aumentos máximos cercanos a 1500 veces, los microscopios electrónicos modernos amplían normalmente entre 5000 y 10 000 veces, o incluso más. Hay dos tipos de microscopios electrónicos: • De transmisión. Funciona mediante un haz de electrones, el cual atraviesa el material biológico en observación y produce la imagen. Consiste en un tubo de metal de aproximadamente 1 m de altura por 20 cm de diámetro, conectado a una bomba de vacío que extrae el aire de su interior. En la parte superior del tubo hay un filamento de tungsteno, que se somete a una tensión eléctrica de cerca de 60 000 voltios para que emita electrones. Estos se propagan como un haz en dirección a la parte inferior del tubo del microscopio, y pasan a través de bobinas electrónicas especiales que interactúan con el flujo de electrones, y lo condensan o lo amplían. El flujo electrónico se proyecta al material biológico; algunas estructuras permitirán el paso de electrones y otras no. Después de atravesar el material biológico, el flujo de electrones deja de ser homogéneo y constituye una ”imagen” electrónica de las estructuras que atravesó. Esa imagen se amplía y se proyecta en un monitor de video o en una placa fotográfica, en la cual se registra. • De barrido. Se utiliza para estudiar detalles de la superficie de objetos sólidos. En este aparato se proyecta un flujo de electrones extremadamente condensado sobre el material biológico previamente fijado, coloreado y cubierto con una película metálica muy fina. Se mueve el flujo de electrones hacia delante y hacia atrás para ”barrer” todo el objeto. Durante ese barrido, la superficie del material emite electrones, que son captados por un sensor. La interpretación computarizada de los electrones emitidos permite componer imágenes tridimensionales y reproducirlas en un monitor. D Análisis de un material con un microscopio electrónico de transmisión. Glosario tungsteno. Metal muy duro y denso que se funde a temperaturas elevadas. Es escaso. Actividades Evaluación formativa 1. Rudolf Virchow enunció que cuando un tejido presenta una alteración, las células individuales que lo componen se encuentran afectadas. a. Identifique los postulados de la teoría celular que debió comprender Virchow para plantear esta conclusión. 2. Calcule la ampliación final que proporciona un microscopio óptico en el que se utilice un lente ocular de 5X y un lente objetivo de 12X. Shutterstock © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 17

¿Cómo son las células? El conocimiento sobre las células ha ido progresando a lo largo de la historia. Primero, solo se conocía su existencia; luego, se observaron algunas de sus grandes estructuras, como el núcleo y, desde mediados del siglo pasado, gracias al desarrollo de la microscopía electrónica, se han descubierto nuevas estructuras celulares que antes permanecían invisibles al ojo humano. Se han sumado a la microscopía nuevas técnicas de observación y análisis, como las aportadas por la biología molecular, que han permitido avanzar rápida y continuamente en la comprensión del funcionamiento de la organización celular. Las células son estructuras que constituyen la mínima unidad de vida. Pueden ser sumamente pequeñas, como las bacterias, o más grandes, con más de un metro de longitud, como las células nerviosas de algunos pulpos y calamares. Además, los seres vivos pueden ser unicelulares, si están formados por una sola célula, o pluricelulares, si están formados por muchas células. Según su organización interna, hay dos tipos básicos de células: las procariotas y las eucariotas. Ambos cuentan con membrana plasmática, citoplasma, material genético y ribosomas. Sin embargo, tienen varias diferencias; la más significativa es la presencia o ausencia de núcleo celular, estructura usualmente esférica, que contiene en su interior el material genético. Las procariotas no tienen núcleo (pro= antes, karyon= núcleo, en griego antiguo), en tanto que las eucariotas sí lo poseen (eu= verdadero). Componentes celulares básicos En las células de cualquier organismo hay cuatro componentes esenciales: membrana plasmática o celular, material genético, citoplasma y ribosomas. • Membrana plasmática. Aísla el contenido celular del medio externo. Regula el paso de sustancias desde el exterior al interior de la célula, y viceversa; con ello mantiene constantes las condiciones internas de la célula. • Material genético (ADN y ARN). Codifica la información que determina las características del organismo. • Citoplasma. Es el material que está en el interior de la célula, entre la membrana celular y el material genético. Cuenta con una parte fluida denominada citosol, que contiene agua, moléculas orgánicas y sales minerales. Además, en el citoplasma se hallan diversas estructuras que permiten el metabolismo celular. • Ribosomas. Pequeños cuerpos esféricos en los que se sintetizan proteínas. Glosario ADN. Ácido desoxirribonucleico. Es la molécula portadora de la información genética. ARN. Ácido ribonucleico. Es el material genético de algunos virus. En los seres unicelulares dirige algunas etapas de la síntesis proteica; además, el ADN requiere del ARN para transferir la información. Actividades Evaluación formativa 1. Explique, con sus propias palabras, qué es una célula. 2. Mencione los componentes básicos de toda célula. 1. La teoría celular D Célula eucariota. La membrana celular comunica la célula con su medio. Citoplasma Material genético Membrana celular RibosomasShutterstock 18 Unidad 1 • La célula

Indicador de evaluación Reconoce los componentes esenciales comunes a todas las células. Resumen de conceptos • Robert Hooke, Antoni van Leeuwenhoek, Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow fueron algunos de los científicos cuyos hallazgos permitieron postular la teoría celular. • La teoría celular establece que la célula es la unidad estructural, funcional y de origen de los seres vivos. • Para observar la célula se utilizan microscopios ópticos y microscopios electrónicos. • Todas las células son unidades que poseen cuatro componentes básicos: membrana plasmática, material genético, citoplasma y ribosomas. • Los organismos unicelulares están formados por una única célula; los pluricelulares, por más de una. • Hay dos tipos de células: procariotas y eucariotas. Ambas se distinguen principalmente en que las procariotas no tienen núcleo, y las eucariotas, sí. Actividades de cierre 1. Analice las siguientes afirmaciones y escriba un 3 si son correctas o una 7 si no lo son. Brinde una breve justificación para estas últimas. a. Los hongos son seres vivos, pero no están formados por células. b. Las células son las unidades estructurales de todos los seres vivos. c. El desarrollo de microscopios fue un gran aporte a la teoría celular. d. Todos los seres vivos están compuestos por células, con excepción de las bacterias. e. Todas las células que forman a un ser humano provienen de una célula preexistente. f. La teoría celular se construyó gracias a las observaciones de Hooke. Los científicos posteriores a él corroboraron esta teoría. 2. Explique la relación entre el desarrollo de la microscopía y las ideas planteadas en la teoría celular. a. Argumente cuáles son las ventajas de los microscopios modernos para el estudio de las células. 3. Elabore un cuadro que incluya a los siguientes científicos e indique la época en que efectuaron sus aportes, así como el principal contenido de sus trabajos. • Antoni van Leeuwenhoek • Mathias Schleiden • Rudolf Virchow • Robert Hooke • Theodor Schwann • August Weismann © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 19

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. 1 Lea los siguientes enunciados: a. Robert Hooke b. Rudolf Virchow c. Theodor Schwann d. August Weismann e. Matthias Schleiden f. Antoni van Leeuwenhoek I. Fue la primera persona que observó y estudió células con la ayuda de un microscopio. IV. Fue el primero en registrar observaciones de organismos unicelulares y células sanguíneas. II. Enunció que toda célula se origina a partir de otra célula preexistente. III. Afirmó que los animales están constituidos por células. VI. Propuso que todas las plantas están formadas por células. V. Postuló que todas las células vivientes provienen de células antecesoras que existieron en el pasado. ¿Cuál es la forma correcta de relacionar cada científico con el aporte que realizó al estudio de la célula? A. Ia; IIb; IIIc; IVd; Ve, y VIf. B. Ia; IIb; IIIc; IVf; Vd, y VIe. C. Ia; IIb; IIIc; IVa; Vf, y VIe. D. Ic; IIa; IIId; IVf; Ve, y VIb. 2 Lea el siguiente texto: Con su microscopio, este investigador observó, en una lámina muy delgada de corcho, una serie de diminutos compartimientos a los cuales llamó “células”, pues le recordaron las pequeñas celdas de un monasterio. ¿A qué científico hace referencia el texto anterior? A. Robert Hooke. B. Rudolf Virchow. C. Zacharias Janssen D. Antoni van Leeuwenhoek. 3 ¿Cuál es una afirmación correcta con respecto al microscopio óptico? A. Puede ampliar una imagen hasta 10 000 veces. B. Es capaz de proporcionar un aumento de 100 a 1500 veces. C. Cuenta con un filamento de tungsteno que emite un flujo de electrones. D. Hace un barrido del material biológico con un flujo de electrones muy condensado. 4 ¿Cuál de las siguientes estructuras o partes no es un componente de la célula? A. Sangre. B. Ribosoma. C. Citoplasma. D. Material genético. 20 Unidad 1 • La célula

Realice las siguientes actividades: 5 Escriba, en los recuadros, la letra que corresponde al postulado de la teoría celular al que se refiere cada enunciado. Utilice la siguiente clave: E. Unidad estructural F. Unidad funcional R. Unidad reproductora Las células de las plantas utilizan la energía del sol para transformar agua y dióxido de carbono en carbohidratos. Las células de la piel se reproducen para dar origen a nuevas células, mediante un proceso denominado mitosis. Las plantas y los animales constan de muchas células; por tal razón, se los denomina organismos pluricelulares. La meiosis es un proceso de división celular que da origen a los óvulos y los espermatozoides. Las bacterias y las amebas son organismos unicelulares, ya que están constituidos por una sola célula. Las mitocondrias son estructuras celulares que se encargan de la respiración celular. 6 Justifique por qué a la célula se le considera la unidad estructural, funcional y de origen de los seres vivos. 7 Describa cómo los avances de la microscopía han contribuido, a lo largo de la historia, al conocimiento de la célula. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 21

Células procariotas Las células procariotas son de estructura muy simple y de pequeño tamaño. Miden en promedio 1 micra de diámetro y 5 micras de longitud. Son de este tipo de células las cianobacterias o algas verdeazules, las bacterias y las arqueas. Todos los organismos procariotas son unicelulares y se reproducen por división celular simple. Su material genético se encuentra inmerso en el citoplasma. La región en donde se sitúa el ADN recibe el nombre de nucleoide. Además de este ADN, algunos organismos procariotas, como ciertas bacterias, muestran otras moléculas de ADN más pequeñas, generalmente circulares, llamadas plásmidos. La célula procariota carece de organelas membranosas; por ello, los ribosomas flotan libremente en el citoplasma. Por fuera de la membrana plasmática se ubica una cubierta dura, denominada pared celular, que le otorga rigidez a la célula. Asimismo, algunas bacterias cuentan con una especie de cola, conocida como flagelo, que les sirve para moverse, y filamentos carentes de movilidad, llamados fimbrias, que les permiten adherirse a otras células. Algunas también tienen una cápsula de aspecto gelatinoso que actúa como una barrera de defensa. 2. Tipos de células y sus componentes Citoplasma Pared celular Cápsula Membrana plasmática Fimbria Ribosomas Material genético Plásmido Flagelo Glosario micra. Milésima parte de un milímetro. + informados Las arqueas son organismos unicelulares procariotas. En el pasado se les llamaba arqueobacterias y se clasificaban, junto con las bacterias y las cianobacterias, en el reino Monera. Sin embargo, en clasificaciones más recientes se les coloca en un reino aparte, Archaea. Estos microorganismos pueden utilizar como nutrientes azúcares, amoniaco e hidrógeno, entre otros. Se encuentran en diversos hábitats acuáticos y terrestres, incluso en el colon del ser humano. Hay algunas que habitan en aguas termales, capaces de resistir temperaturas muy elevadas, y otras pueden vivir en aguas muy saladas. 22 Unidad 1 • La célula

Indicador de evaluación Identifica las características de la célula procariota. Taller de ciencias: Células procariotas Quizás haya escuchado en la televisión que algunos yogures contienen lactobacilos o probióticos, que son bacterias. A continuación, le proponemos un procedimiento que le permitirá observarlos con ayuda de un microscopio. Pueden formar grupos de tres o cuatro integrantes y turnarse para observar. En el anexo 1 de las páginas 209 y 210 encontrará medidas de seguridad que debe seguir cada vez que trabaje en el laboratorio de Ciencias. Antecedentes Objetivo K Preparar una muestra y observar células procariotas presentes en el yogur. 1. Coloquen una cucharada de yogur y una cucharada de agua en cada vaso. Pónganle a uno de los vasos media cucharada de azúcar. Luego, dejen los dos vasos en un lugar cálido durante 2 horas. 2. Viertan una gota del preparado con azúcar en un portaobjeto y rotúlenla (”con azúcar”). Hagan lo mismo con el preparado sin azúcar. Luego, agréguenles una gota de azul de metileno a cada uno y dejen que actúe durante algunos minutos. 3. Tapen las muestras con un cubreobjetos y obsérvenlas al microscopio. 4. Dibujen lo que observan e identifiquen el aumento utilizado. Procedimiento Materiales • azúcar • 2 cubreobjetos • yogur natural • azul de metileno • 2 portaobjetos • microscopio • 2 vasos Análisis y conclusiones 5. Resuelvan las siguientes actividades: a. Describan sus observaciones. b. Comparen lo observado con la fotografía de Lactobacillus de esta página. Identifiquen sus similitudes y diferencias. c. Comparen lo observado en cada una de las muestras (con azúcar y sin azúcar). d. Identifiquen y expliquen las diferencias detectadas en ambas muestras. D Lactobacillus sp. Dato En el anexo 2 de la página 211 se muestran distintas formas de comunicar resultados científicos. N Seleccione una de las formas de comunicación descritas y presente los resultados que obtuvo con este procedimiento. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 23

Células eucariotas Todos los seres pluricelulares (las plantas, los animales, algunas algas y la mayoría de los hongos) son eucariotas. Además, ciertos organismos unicelulares, como los protozoos (por ejemplo las amebas y los paramecios), algunas algas, como las diatomeas, y ciertos hongos, como las levaduras, también son eucariotas. En general, el tamaño de las células eucariotas varía entre 10 y 100 micras de diámetro. Su material genético está dentro del núcleo, rodeado por una doble membrana que lo separa del citoplasma. Células de las plantas y los animales A las células que forman las plantas se les denomina, genéricamente, células vegetales; a las que constituyen el cuerpo de los animales se les llama células animales. Estos dos tipos de células eucariotas poseen estructuras comunes como la membrana plasmática, el núcleo, el citoplasma y algunas organelas; sin embargo, también hay componentes que hacen posible distinguirlas. La membrana plasmática: un mosaico fluido La membrana plasmática, membrana celular o plasmalema es una delgada capa que delimita, cubre, protege y comunica a las células. Gracias a ella el interior de las células tiene características diferentes a las del medio que las rodea. Para mantener estas diferencias, así como para realizar sus funciones vitales, las células deben intercambiar sustancias con su medio ambiente. Por ejemplo, necesitan incorporar nutrientes, evitar el ingreso de sustancias tóxicas y permitir la salida de los desechos. La membrana celular constituye la superficie a través de la cual ocurre este intercambio. No todas las sustancias pueden atravesar la membrana celular, porque esta tiene una permeabilidad selectiva que le permite conservar la integridad de la célula y la estabilidad interna u homeostasis, sin verse afectada por los cambios que ocurren en el medio extracelular. Esta característica se debe principalmente a su estructura, la cual está compuesta esencialmente por fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. • Fosfolípidos. Forman una doble capa que constituye la principal barrera con el medio externo y permite que las condiciones internas de la célula sean diferentes a las de su entorno. • Proteínas. Se hallan inmersas en la doble capa de fosfolípidos, y pueden ser periféricas, cuando se encuentran en el límite exterior de la membrana, o integrales, cuando atraviesan la membrana. Las proteínas forman canales que ayudan al intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula y, en particular, ayudan al paso de moléculas grandes que, de otra manera, no podrían atravesar la membrana. Por ejemplo, el agua pasa a través de esos canales. • Carbohidratos. Se encuentran, por lo general, sobre la superficie de las proteínas y participan en procesos de reconocimiento celular. Por ejemplo, son esenciales para que las células que defienden el cuerpo humano detecten las sustancias y agentes nocivos que ingresan al organismo. 2. Tipos de células y sus componentes Glosario extracelular. Que se halla en el medio externo que rodea una célula. fosfolípido. Lípido que contiene fósforo. Cuenta con una cabeza compatible con el agua y dos colas que no interaccionan con el agua. + informados Los fosfolípidos de la membrana se mueven constantemente, sin perder el contacto unos con otros, lo que le confiere gran dinamismo al plasmalema. Por eso, el modelo más aceptado para explicar la estructura de la membrana plasmática se denomina modelo de mosaico fluido, al compararla con un mosaico molecular dinámico. D Modelo de la membrana plasmática o plasmalema. Proteínas Capa doble de fosfolípidos Lípido 24 Unidad 1 • La célula

El núcleo celular El núcleo es una de las estructuras más grandes y visibles de las células animales y vegetales. Podría considerarse como el centro de operaciones, ya que almacena la información genética, regula el funcionamiento coordinado de la célula y participa en la división celular. El núcleo está delimitado por una membrana llamada carioteca. En su interior se encuentra el carioplasma o nucleoplasma, sustancia gelatinosa formada por agua, sales y proteínas; en él están inmersos el material genético y el nucleolo. Los cromosomas de las células eucarióticas son estructuras filamentosas de gran longitud, constituidas por cromatina condensada. Durante el periodo en el que la célula no está en división, esos filamentos cromosómicos se encuentran enmarañados dentro del núcleo. Antes de la división celular, los cromosomas se duplican: cada cromosoma produce otro idéntico y ambos quedan adheridos entre sí. Las copias unidas de un cromosoma duplicado se llaman cromátidas hermanas. Cada cromátida hermana posee una copia de ADN idéntica a la del cromosoma original antes de duplicarse. Cuando la célula entra en el proceso de división, la cromatina se condensa hasta su máximo grado de compactación y cada cromosoma adopta la forma de un bastón corto y grueso. Indicadores de evaluación Reconoce las características de la célula eucariota. Describe la función de la membrana plasmática y el núcleo celular. Poros nucleares. Conductos que hacen posible la entrada y la salida de sustancias, como agua y proteínas. Esto permite, por ejemplo, que parte de la información genética salga del núcleo y, de acuerdo con ella, se ensamblen en el citoplasma las moléculas necesarias para la célula. Carioteca, envoltura nuclear o membrana nuclear. Membrana doble que delimita el espacio ocupado por el núcleo. La membrana externa está conectada con la interna mediante los poros nucleares. A través de los poros tiene lugar el intercambio de sustancias entre el carioplasma y el citoplasma. Membrana interna Membrana externa Cromatina. Sustancia compuesta por ADN y proteínas llamadas histonas. Las histonas permiten un alto grado de compactación del ADN, para que pueda ser contenido dentro del núcleo. En la división de la célula, la cromatina forma los cromosomas. Nucleolo. Estructura esférica, sin membrana, constituido por ARN, ADN y proteínas. En ellos ocurre el ensamblaje de los ribosomas. Las células vegetal y animal pueden tener más de un nucleolo. Doble hélice del ADN Proteínas histonas Cromosoma duplicado Filamento de cromatina Cromatina condensada D Estructura del núcleo celular © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 25

Citoplasma El citoplasma de las células eucariotas es el material de apariencia viscosa situado entre la membrana plasmática y el núcleo. El citosol, componente fluido del citoplasma, está formado principalmente por agua (80 por ciento); también contiene sustancias diversas como sodio, potasio, proteínas y almidón, entre otras. En el citoplasma se distinguen diversas estructuras que cumplen una función específica. En forma general, a estas estructuras se les llama organelas; pueden ser de tres tipos: • Estructuras carentes de membrana, como el citoesqueleto y los ribosomas. • Sistema endomembranoso, que son las estructuras delimitadas por membranas intercomunicadas, así como las vesículas. Algunos son el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las vacuolas y los lisosomas. • Organelas de doble membrana relacionadas con la producción de energía; son las mitocondrias y los cloroplastos. Citoesqueleto El citoesqueleto es una red de filamentos que se encuentra en todo el citoplasma. Recibe este nombre porque cumple funciones similares a las de un esqueleto: ayuda a dar soporte y a mantener la forma de las células; a él se encuentran ancladas varias organelas. También interviene diversos procesos; por ejemplo, está involucrado en varios tipos de movimiento celular, como el producido por los cilios y los flagelos, y forma estructuras parecidas a rieles por las que se desplazan diferentes moléculas a través del citoplasma. El citoesqueleto puede ser ensamblado y desensamblado según las necesidades de la célula. Así, por ejemplo, es posible que los organelos cambien de posición y que se formen ciertas estructuras indispensables en la reproducción celular. 2. Tipos de células y sus componentes + informados Se denomina protoplasma al citoplasma junto con el nucleoplasma de la célula. En otras palabras, el protoplasma es el material “vivo” que está dentro de la membrana celular y es el sitio donde ocurren los procesos que permiten a la célula mantenerse con vida, como el metabolismo, el crecimiento y la reproducción. Aproximadamente un 80 por ciento del protoplasma es agua. También se hallan sales minerales de potasio, magnesio, fósforo, sodio y cloro; carbohidratos, y proteínas estructurales y proteínas enzimas, entre otros. Una de sus características es que posee irritabilidad: es capaz de responder a los estímulos del medio, como la temperatura, la presión y la presencia de ciertas sustancias químicas. Químicamente, el protoplasma es un coloide; es decir, una mezcla que posee una fase continua (la porción líquida o fluida) y otra dispersa (con partículas sólidas de tamaño pequeño). D Tipos de filamentos que forman el citoesqueleto de las células vegetal y animal. Los microfilamentos son los de menor diámetro y los microtúbulos son los más gruesos. Microfilamentos Filamentos intermedios Microtúbulos 26 Unidad 1 • La célula

Ribosomas Los ribosomas son las organelas más abundantes de la célula. Consisten en pequeños corpúsculos esféricos compuestos de ARN y proteínas. Se hallan, principalmente, en el citoplasma y en el retículo endoplasmático rugoso. Se encargan de traducir la información contenida en el ADN y sintetizar, de acuerdo a esta información, las proteínas del organismo. El retículo endoplasmático El retículo endoplasmático es una red de membranas que conecta el núcleo con el citoplasma. En las células eucariotas presenta dos formas: • Retículo endoplasmático rugoso (RER). Muestra un aspecto rugoso, debido a la presencia de ribosomas. Participa en la síntesis de proteínas. • Retículo endoplasmático liso (REL). Tiene un aspecto liso, ya que carece de ribosomas. Interviene en la síntesis de lípidos. E El aparato de Golgi también se conoce como complejo de Golgi. E Las mitocondrias poseen su propio material genético y ribosomas. Indicadores de evaluación Describe las características del citoplasma. Reconoce las principales estructuras citoplasmáticas de la célula eucariota. Todas las estructuras celulares trabajan en conjunto para mantener la vida de la célula; cada una de ellas lleva a cabo una función y depende de la labor de las demás. En la comunidad sucede algo similar: su buen funcionamiento depende de que todos sus integrantes desempeñen sus funciones (estudiante, docente, agricultor, médico y policía, entre otros) de la mejor manera posible. – Compare las similitudes entre el funcionamiento de una célula con el de una sociedad. – Justifique por qué es necesario, para el bien de la sociedad, que cada persona sea un buen ciudadano. Actúe localmente piense globalmente Aparato de Golgi El aparato de Golgi es una estructura formada por sacos membranosos. Recibe las proteínas y los lípidos sintetizados por los retículos endoplasmáticos y los empaca. Luego, forma vesículas que contienen esas sustancias, las cuales van a ser distribuidas en la célula o vertidas al exterior. Mitocondrias Las mitocondrias son organelas alargadas que poseen una membrana doble. La membrana exterior es lisa, mientras que la interior se pliega en forma de crestas. Su función es llevar a cabo la respiración celular, proceso mediante el cual la célula obtiene energía. D Comparación entre el RER y el REL. Ribosomas REL RER Shutterstock Shutterstock Shutterstock © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 27

Estructuras exclusivas de la célula vegetal La pared celular, la vacuola central y los plastidios son estructuras que solo están presentes en las células de las plantas. • Pared celular. Es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática. Está formada, fundamentalmente, por pequeñas fibras de celulosa. Su función es proporcionarle forma, sostén y protección a la célula vegetal. • Vacuola central. Es una organela delimitada por una membrana; está llena, principalmente, de agua. En algunos casos, ocupa un 90 por ciento del volumen de la célula. Regula el contenido de agua de la célula; además, almacena sales, nutrientes y desechos. • Plastidios. Son organelas que poseen su propio ADN. Están rodeados por una membrana doble. Algunos almacenan pigmentos; otros, sustancias de reserva. – Cloroplastos. Son los plastidios que contienen clorofila, el pigmento necesario para la realización del proceso de fotosíntesis. – Cromoplastos. Contienen pigmentos amarillos, anaranjados o rojos. A ellos se debe el color de las flores y los frutos maduros de muchas plantas. – Leucoplastos. Almacenan sustancias de reserva como el almidón. D Estructura de la célula vegetal (vea el anexo 3 de la página 212). 2. Tipos de células y sus componentes Glosario celulosa. Carbohidrato compuesto por muchas moléculas de glucosa. Mitocondria Citoplasma Vacuola central Cloroplasto Membrana celular Aparato de Golgi Pared celular Nucleolo Núcleo Citoesqueleto Ribosomas RER REL El organismo humano posee unos 200 tipos de células eucariotas, que se clasifican según su estructura, función y características. Compare un organismo pluricelular con la sociedad humana, en donde cada célula representa una persona. - ¿Qué cree que pasaría si todas las personas realizaran las mismas funciones en la sociedad? - ¿Cree que sucedería algo similar en el organismo si las células no se especializaran en diversas funciones? Yo opino que 28 Unidad 1 • La célula

Organelas exclusivas de la célula animal Los lisosomas y los centriolos son organelas que están en las células animales, pero no en las vegetales. • Lisosomas. Organelas delimitadas por una membrana. Son las encargadas de la digestión celular. Contienen enzimas, sustancias que descomponen los nutrientes para que sean fácilmente aprovechados. También son capaces de degradar organelas defectuosas y bacterias. D Estructura de la célula animal (vea el anexo 4 de la página 213). E Representación de un lisosoma. Membrana Capa de lípidos Mezcla de enzimas Proteínas Indicador de evaluación Distingue las estructuras que diferencian la célula vegetal de la célula animal. • Centriolos. Estructuras cilíndricas constituidas por proteínas. Se encuentran en una región llamada centrosoma. Intervienen en el movimiento de las células y en la división celular. Ribosomas Mitocondria Citoplasma Lisosoma Cloroplasto Aparato de Golgi Membrana celular Citoesqueleto Núcleo Nucleolo Centriolo RER REL Shutterstock Trabaje en la siguiente dirección electrónica: www.santillana.cr/OD/celulaC7 – Comente de qué manera las organelas celulares actúan en forma conjunta para mantener con vida a la célula. – Identifique las estructuras correspondientes a las diferentes organelas de la célula vegetal. Puente con las TIC © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 29

Intercambio de sustancias con el medio Las células deben intercambiar constantemente materiales con el medio. Necesitan nutrientes de los que obtienen energía y elementos para sintetizar las moléculas indispensables para su funcionamiento. También necesitan eliminar los desechos que resultan de su propio funcionamiento y que, si se acumulan, se vuelven tóxicos. Así, continuamente hay sustancias que entran y salen de las células a través de la membrana celular. Algunas moléculas logran atravesar directamente la membrana. Sin embargo, la mayoría de sustancias encuentran en la doble capa de fosfolípidos de la membrana una barrera, y solo logran cruzarla mediante unas proteínas conocidas como transportadoras. Ciertas proteínas transportadoras se comportan como canales o túneles. Otras funcionan activamente: movilizan las sustancias hacia el citoplasma o el medio externo, según las necesidades de la célula. Las moléculas relativamente pequeñas atraviesan la membrana celular por medio de dos procesos: el transporte pasivo y el transporte activo. • Transporte pasivo o difusión. Es el movimiento de moléculas desde el lugar en el que se encuentran en mayor concentración hacia un lugar en el que su concentración es menor. Se da de manera espontánea, ya que la célula no requiere invertir energía en este tipo de transporte. Muchas sustancias entran y salen de las células por difusión simple. Por ejemplo, cuando la concentración de algunas moléculas es más elevada en el exterior que dentro de la célula, pasan a través de la membrana y entran; se tiende a equilibrar la concentración de moléculas dentro y fuera de la célula. El oxígeno y el dióxido de carbono atraviesan el plasmalema porque son moléculas suficientemente pequeñas. Otras sustancias, en cambio, son grandes o no interaccionan con los fosfolípidos de la membrana, por lo que atraviesan la membrana con la intervención de las proteínas que se comportan como canales. En este caso, el proceso recibe el nombre de difusión facilitada. • Transporte activo. Consiste en el movimiento de sustancias desde un lugar de baja concentración hacia uno de alta concentración; es decir, en contra de la gradiente de concentración. Este proceso solo puede llevarse a cabo por medio de las proteínas transportadoras de la membrana, y las células requieren invertir energía para realizarlo. El transporte activo es esencial para que las células puedan mantener en su interior ciertas moléculas en concentraciones superiores a las del medio externo. Por ejemplo, a pesar de que en el interior de las células animales la concentración de sodio es superior que la del medio, las proteínas de membrana continuamente se unen al sodio y lo introducen en la célula. 2. Tipos de células y sus componentes D Difusión simple de una molécula pequeña. Citoplasma Exterior de la célula Fosfolípidos de la membrana Molécula Shutterstock D Difusión facilitada. Proteína Citoplasma Molécula Shutterstock + informados La difusión del agua a través de las membranas celulares recibe el nombre de ósmosis. Las moléculas de agua fluyen desde un lugar en el que están en alta concentración hacia uno donde su concentración es baja; es decir, a favor del gradiente. Mediante la ósmosis, las células regulan su contenido de agua. 30 Unidad 1 • La célula

Movilización de macromoléculas En ocasiones, las células requieren movilizar macromoléculas e incluso células enteras entre el exterior y el interior celular. Esto lo consiguen por medio de dos procesos que implican un gasto de energía: la exocitosis y la endocitosis. • Exocitosis. Las célula libera al medio extracelular sustancias como desechos y productos del retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. Para que ocurra, estas sustancias son empacadas en vesículas membranosas, en las cuales viajan en dirección a la membrana plasmática. Cuando entran en contacto con ella, los lípidos de las vesículas y el plasmalema se fusionan, y entonces el contenido de la vesícula se vierte en el medio extracelular. • Endocitosis. La célula incorpora macromoléculas o partículas mediante la formación de vesículas a partir de la membrana celular. Esto ocurre de la siguiente manera: una pequeña parte de la membrana celular se dobla hacia adentro de la célula y forma una especie de bolsa. A medida que la “bolsa” aumenta de tamaño, la membrana se va cerrando hasta que sus extremos entran en contacto, se fusionan y forman una vesícula en el interior celular. Dos tipos de endocitosis son la fagocitosis y la pinocitosis. En el proceso de fagocitosis, algunas células forman prolongaciones de citoplasma, que envuelven las partículas ingeridas por la célula en unas vesículas. En el Sistema Inmune los microorganismos patógenos se eliminan de esta manera. En la pinocitosis, la célula toma gotas de líquido del exterior. Para ello, la membrana celular se hunde y forma una vesícula que luego se introduce en el citoplasma. E Representación esquemática del proceso de exocitosis. A Las sustancias que van a ser liberadas se empacan en vesículas. B Las vesículas entran en contacto con la membrana plasmática y se fusionan con ella. C El contenido de la vesícula se vierte en el medio extracelular. Indicadores de evaluación Enumera las formas en que la célula intercambia materiales con el medio. Glosario macromolécula. Molécula de gran tamaño, por lo general compuesta de miles de átomos. E Representación esquemática del proceso de endocitosis. A Una parte de la membrana celular en contacto con las sustancias por ser incorporadas se hunde. B Se forma una especie de bolsa que va encerrando el contenido. C La vesícula formada se desprende y se introduce en el citoplasma. A B C Citoplasma Exterior de la célula Vesícula membranosa Plasmalema Shutterstock Exterior de la célula A B C Citoplasma Vesícula membranosa Plasmalema Shutterstock © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 31

Actividades Evaluación formativa 1. Diseñe un modelo de célula eucariota animal. Utilice materiales como témperas, pinceles, cartulinas de colores, lápices de colores y trozos de lana, entre otros. a. Compare su modelo con el de un compañero y asegúrense de que tienen todas las estructuras básicas. 2. Pinte, en el siguiente dibujo, las estructuras comunes a las células vegetales y animales. a. Rotúlelas con el nombre. 3. Analice. ¿Por qué las células vegetales tienen pared celular, y las animales, no? 4. Deduzca qué sucedería con los tejidos humanos si tuvieran una pared celular rígida como las de las células vegetales. 5. Complete el siguiente esquema sobre el transporte de sustancias a través de la membrana celular. Puede ampliarlo en su cuaderno, de ser necesario. Intercambio de materiales entre la célula y el medio Transporte activo consiste en no requiere energía tipos Transporte pasivo consiste en Difusión simple consiste en requiere energía tipos Movilización de macromoléculas consiste en consiste en Shutterstock 2. Tipos de células y sus componentes 32 Unidad 1 • La célula

Resumen de conceptos • Las células procariotas se caracterizan por poseer el ADN libre en el citoplasma, sin una envoltura nuclear. • Las células eucariotas tienen núcleo celular. Además, poseen organelas, tales como mitocondrias, plastidios, aparato de Golgi y retículo endoplasmático, entre otros. • La estructura de las células eucariotas animales y vegetales es similar; sin embargo, ambos tipos de células poseen estructuras que las diferencian. Las células animales cuentan con estructuras exclusivas como los lisosomas y los centriolos. Las células vegetales tienen pared celular, plastidios y una vacuola central grande, que no están en las células animales. • Las células constantemente intercambian materiales con el medio, principalmente para obtener nutrientes y eliminar los desechos. Cuando se trata de sustancias de tamaño reducido, el intercambio puede llevarse a cabo mediante los procesos de transporte pasivo, que no requiere energía, y transporte activo, que implica una inversión de energía por parte de la célula. Cuando se trata de la movilización de macromoléculas, la célula también requiere invertir energía para llevar a cabo los procesos de exocitosis (liberación de sustancias al medio extracelular) y endocitosis (incorporación de partículas o macromoléculas). Actividades de cierre 1. Un investigador estudió una célula de un organismo y verificó la ausencia de divisiones membranosas, incluso en la zona donde se encuentra el material genético. Basándose en esas observaciones, deduzca a qué tipo celular corresponde y mencione tres posibles características de la célula. 2. Cite dos organelas exclusivas de las células animales. 3. Los organismos procariotas y los eucariotas se diferencian en numerosas características. Escoja una de las siguientes características y justifique por qué para usted es la diferencia correcta. a. Las células procariotas no tienen ningún tipo de material genético. b. Las células procariotas poseen material genético como las eucariotas, pero no tienen núcleo. c. Al igual que las eucariotas, las células procariotas tienen núcleo, pero el material genético se encuentra disperso en el citoplasma. 4. Compare. Elabore un cuadro comparativo acerca de las células animales y las vegetales. Básese en tres criterios de su elección. 5. Asocie cada estructura celular con su función. A. Membrana celular Le da rigidez y forma a la célula vegetal. B. Pared celular Regula el tránsito de sustancias del exterior a la célula y viceversa. C. Núcleo Es el sitio donde se lleva a cabo la fotosíntesis. D. Cloroplasto Contiene el material genético. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 33

científicas Taller de HABILIDADES K Plantear preguntas de investigación K Formular hipótesis y predicciones K Planificar y ejecutar una investigación K Concluir y evaluar Plantear preguntas de investigación Una investigación científica nace cuando en la mente de alguien se formula una interrogante a la que se le quiere dar respuesta. Plantear una buena pregunta es un arte y requiere práctica, pero es la clave para diseñar un proyecto científico exitoso. A continuación se enuncian cuatro pasos fundamentales para plantear buenas preguntas de investigación. D En la planta marchita, las vacuolas centrales y el citoplasma de sus células perdieron agua; entonces, las células se encogieron y se despegaron de las paredes. ¿Cómo plantear preguntas de investigación? Paso 1. Observe el hecho o fenómeno La imagen de la izquierda muestra una planta que, producto de algún fenómeno que no conocemos, se encuentra marchita. Qué factor o factores provocaron esto es lo que se pretende estudiar. Paso 2. Identifique variables involucradas Se deben reconocer las variables involucradas en el fenómeno que se desea estudiar. En este caso, la variable relacionada con la posición erguida de la planta es la respuesta y las variables que podrían estar influyendo son la cantidad de agua disponible y los nutrientes del suelo en que se encuentra, pues se aprecia que tiene luz suficiente y dispone de aire. Paso 3. Plantee preguntas de investigación Una buena pregunta de investigación debe ser específica, objetiva (no estar intencionada ni influenciada por creencias personales) y debe justificar variables involucradas en el fenómeno. Todo lo anterior hace que la pregunta pueda guiar el planteamiento de hipótesis de trabajo que luego puedan someterse a una verificación a través del procedimiento experimental. A continuación se presentan algunos enunciados que pueden ser preguntas de investigación relacionadas con el fenómeno que se estudiará: Pregunta 1 ¿Cómo se relaciona la cantidad de agua que recibe la planta herbácea a diario con la posición erguida de sus hojas y su tallo? Pregunta 2 Que la planta se encuentre marchita ¿dependerá del tipo de suelo donde está plantada? Pregunta 3 ¿En qué ambiente crecen naturalmente estas plantas? 34 Unidad 1 • La célula

Preguntas de investigación a. ¿Qué ocurrió en cada recipiente al cabo de unos minutos? Anote sus observaciones. Paso 4. Evalúe la pregunta Es necesario volver a leer las preguntas de investigación planteadas y verificar que cumplan con las características mencionadas en el paso 3. Si no las presenta, se deben descartar o replantear. Las preguntas 1 y 2 cumplen con los requisitos y pueden orientar una investigación experimental. La pregunta 3 no identifica variables por estudiar y no podría dar origen a un procedimiento de investigación. Es más bien una pregunta que permite recopilar antecedentes. AhoraUSTED K Aplique lo que aprendió sobre preguntas de investigación. Materiales y procedimiento 1. Consiga hojas de lechuga picadas en trozos pequeños, dos recipientes y sal. 2. Reparta la lechuga entre los dos recipientes. Agregue un puñado de sal a la lechuga de uno de los recipientes. Deje reposar la lechuga por unos minutos. Resumen de conceptos • Las preguntas de investigación se plantean a partir de observaciones referidas a un hecho o fenómeno determinado. • Este tipo de pregunta debe identificar variables que influyen en el fenómeno que se quiere estudiar y debe ser posible de responder mediante un procedimiento experimental. b. ¿Qué variable está involucrada en esta experiencia? c. Elabore dos preguntas de investigación para la experiencia que acaba de realizar. Recuerde que debe cumplir con los requisitos que aprendió. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 35

científico Trabajo Observación de células vegetales Como analizó en la sección Taller de habilidades científicas, para formular buenas preguntas de investigación debe cumplir con requisitos bien definidos. En estas páginas podrá comprobar su aprendizaje. Antecedentes Las células son las unidades básicas que componen a todos los seres vivos, ya sean procariotas o eucariotas. Esto ha provocado que cada una de las células se adapte a la tarea particular que le corresponde desarrollar en el organismo del cual forma parte; en consecuencia, al examinar cuidadosamente pequeñas muestras de tejido de distintos seres vivos y, a su vez, de diferentes órganos o estructuras de esos organismos, se observan importantes distinciones entre dichas células. En esta oportunidad, la actividad le permitirá comparar células de diversas estructuras vegetales. Antes de comenzar, recuerde las medidas de seguridad que debe respetar. Considere que usará un microscopio y un bisturí. Procedimiento 1. Tome una de las hojas y colóquela sobre una mesa, de tal forma que quede lo más plana posible. 2. Con la hoja del bisturí raspe suavemente la superficie de la hoja, de manera que saque las capas de células superficiales y deje solo las capas inferiores. La hoja no debe romperse; solo debe quedar una pequeña zona translúcida. 3. Una vez logrado lo anterior, ponga la región translúcida de la hoja en un portaobjetos. Humedezca la muestra con una gota de agua destilada. 4. Coloque un cubreobjetos sobre la región translúcida de la hoja y muévalo aplastándolo suavemente para retirar las burbujas de aire que pudieran haber quedado atrapadas (si quedaron burbujas, al mirarlas con el microscopio se verán como círculos con bordes muy negros). 5. Ponga el portaobjetos con la muestra en la platina del microscopio. Asegúrese de que la región translúcida de la hoja quede justo debajo del objetivo del microscopio. 6. Utilice el micrométrico, y enfoque con el menor de los aumentos para iniciar la observación. Luego, de ser necesario, enfoque con los demás aumentos disponibles. 7. Dibuje lo más fielmente posible cada una de sus observaciones. 8. Repita los pasos con todas las muestras vegetales que se solicitaron. 9. A medida que avance en la actividad, anote sus observaciones en la tabla de registro que está a continuación. Materiales • microscopio • 3 hojas de plantas distintas • 3 muestras de tallos de plantas diferentes • 3 pétalos de tres flores distintas • portaobjetos • cubreobjetos • bisturí • agua destilada • gotero 36 Unidad 1 • La célula

Preguntas de investigación 1. Identifique las variables que se consideraron en este procedimiento. 2. Escriba tres preguntas de investigación que puedan surgir a partir de los antecedentes y del procedimiento. Recuerde que debe relacionar variables y que a partir de las preguntas se pueden elaborar hipótesis. a. b. c. 3. Luego de que haya elaborado sus preguntas, evalúelas e identifique si cumplen con los requisitos para ser consideradas como preguntas de investigación científica, descritas en la página 34. Para esto, complete la siguiente tabla. Pregunta Características 4. Finalmente, elija una de las preguntas de investigación que elaboró y desarrolle un procedimiento experimental para responderla. Tabla de registro Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Hojas Tallos Pétalos © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 37

¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. Observe la ilustración de la célula y responda las preguntas 1, 2, 3 y 4. 1 ¿Cuál es la función de la estructura número 9? A. Empaquetar lípidos. B. Realizar la fotosíntesis de la planta. C. Darle forma y rigidez a la célula vegetal. D. Regular la entrada y la salida de materiales de la célula vegetal. 2 ¿Cuál estructura numerada tiene como función la síntesis de proteínas? A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. 3 ¿En cuál de las estructuras numeradas se lleva a cabo la respiración celular? A. 5. B. 6. C. 7. D. 10. 4 ¿Cuál es la principal sustancia que compone la estructura número 8? A. Agua. B. Celulosa. C. Almidón. D. Fosfolípidos. 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 38 Unidad 1 • La célula

Observe la siguiente ilustración y responda las preguntas 5, 6 y 7. 1 4 3 2 5 ¿Cuál de las estructuras numeradas actúa como barrera de defensa? A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. 6 ¿Cuál es una función de la estructura número 1? A. Sintetizar proteínas. B. Darle rigidez a la célula. C. Adherirse a otras superficies. D. Contribuir al desplazamiento de la célula. 7 ¿Cuál es una afirmación correcta sobre la estructura número 3? A. Está compuesto de ARN. B. Recibe el nombre de plásmido. C. Se halla inmerso en el citoplasma. D. Está contenido dentro de una membrana. Observe la siguiente ilustración y responda las preguntas 8, 9 y 10. 1 2 8 ¿Cuál es una organela que está ausente de este tipo de célula? A. Centriolo. B. Lisosoma. C. Citoesqueleto. D. Vacuola central. 9 ¿Qué nombre recibe la estructura número 2? A. Nucleolo. B. Carioteca. C. Ribosoma. D. Cromatina. 10 ¿De qué se componen los filamentos que se observan en la estructura número 1? A. ADN asociado a proteínas histonas. B. Agua y sales minerales. C. Fosfolípidos. D. ARN. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 39

¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa Realice las siguientes actividades: Observe la siguiente imagen: 2 1 11 Anote el nombre de la estructura celular representada en la imagen. 12 Explique las funciones de esa estructura celular. 13 Anote el nombre de la molécula con el número 1. 14 Explique cuál es el papel de la molécula con el número 2 en el intercambio de materiales que realiza la célula con su medio. 40 Unidad 1 • La célula

15 Explique cuál es la importancia de los aportes de Matthias Schleiden y Theodor Schwann en la formulación de la teoría celular. 16 Argumente dos razones por las que una célula no podría sobrevivir sin su citoplasma. 17 Explique una semejanza y una diferencia entre la membrana celular y la membrana nuclear. 18 Justifique, con dos razones, la importancia de los procesos de exocitosis y endocitosis. © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 41

Lea y escriba para aprender La teoría endosimbiótica Actualmente, la teoría más aceptada sobre la evolución de las células eucariotas es la teoría endosimbiótica (endo: adentro; sim: junto con; bios: vida), propuesta por la bióloga estadounidense Lynn Margulis. Según esta teoría, las células eucariotas habrían aparecido hace cerca de 2100 millones de años, debido a que diferentes grupos de procariotas establecieron entre sí relaciones endosimbióticas que les significaron ventajas. Según la teoría endosimbiótica, durante los inicios de la evolución de la vida en la Tierra algunas bacterias anaeróbicas que no tenían pared celular y podían desplazarse desarrollaron hábitos predadores y comenzaron a alimentarse de otras bacterias, rodeándolas con su membrana (proceso de endocitosis). En ocasiones, estas bacterias predadoras, conocidas como fagocitos, no podían digerir sus presas, por lo que estas quedaban atrapadas dentro de su citoplasma. En algunos casos quedaron atrapadas bacterias aeróbicas. Estas encontraron dentro del citoplasma de su hospedero protección y abundancia de nutrientes, de tal manera que comenzaron a producir más energía de la que necesitaban. La energía sobrante contenida en moléculas como el ATP la liberaron al citoplasma de su hospedero, el que comenzó a usarla para llevar a cabo su propio metabolismo. La facilidad para obtener energía dio a estas células, asociadas en simbiosis, ventajas selectivas que les permitieron aumentar su éxito reproductivo y transmitir esta adaptación a sus descendientes; así nacieron las células con mitocondrias. En otros casos, dentro de los fagocitos quedaron atrapadas bacterias fotosintéticas que, en este ambiente más protegido, aumentaron la producción de nutrientes. Las cianobacterias liberaron el exceso de nutrientes al citoplasma del fagocito, el cual las utilizó como combustible para su metabolismo. La capacidad de producir su propio alimento a través de la fotosíntesis trajo ventajas a estas células simbióticas, que posibilitaron que esta adaptación se transmitiera de generación en generación hasta dar lugar a la evolución de las células vegetales con cloroplastos. La endosimbiosis, entonces, permitió usar eficientemente el creciente oxígeno atmosférico y, con el paso del tiempo, dio lugar a las organelas que caracterizan a las células eucariotas. Redacción de preguntas de investigación Las teorías son modelos explicativos que se desarrollan para analizar diversos fenómenos de la naturaleza. Lea el siguiente texto que expone la teoría endosimbiótica de la evolución de las células eucariotas. 1. Dirija su atención y utilice estrategias de lectura • Primero lea con atención el texto. • Luego, lea una segunda vez y subraye los fragmentos de información en que se ofrezcan explicaciones, como se hizo en los dos primeros párrafos a modo de ejemplo. • Si lo desea, puede tomar notas o etiquetar los subrayados con frases cortas como “observación”, “evidencia”, “variable”, o incluso etiquetas más subjetivas, como “importante” y “considerar”, entre otras. • Destaque palabras que desconozca y busque su significado. Lo puede anotar en un costado de la lectura. 42 Unidad 1 • La célula

2. Características de una pregunta de investigación A partir del texto leído, le invitamos a que imagine la clase de inquietudes que llevaron a Lynn Margulis a desarrollar los aspectos explicativos de esta teoría. A estas inquietudes se les llama preguntas de investigación. Algunos pasos para formular preguntas de investigación: Por ejemplo, ¿qué influencia tuvo la presencia de oxígeno en la atmósfera en la evolución de los organismos procariotas? Por ejemplo, en esta pregunta las variables son “oxígeno” y “evolución de los procariotas”. Usar expresiones interrogativas como “¿Qué? ¿Cuál? ¿Cómo? ¿Dónde? ¿Cuándo? ¿Qué sucede si?”. Separar los elementos observados en diferentes preguntas; algunas pueden ser más específicas que otras. Identificar variables o elementos que interactúan. Estas variables deben estar incluidas en la pregunta. Identificar la inquietud, basada en la observación de un fenómeno o la revisión del conocimiento existente. Si bien la investigación de Margulis responde a la pregunta general “¿Qué mecanismos llevaron al surgimiento de las células eucariotas?”, existen varios aspectos de su teoría explicativa para los que seguramente se formularon preguntas de investigación específicas, como la del ejemplo que aparece a continuación: Elemento de la teoría Pregunta de investigación Según la teoría endosimbiótica, durante los inicios de la evolución de la vida en la Tierra algunas bacterias anaeróbicas que no tenían pared celular y podían desplazarse desarrollaron hábitos predadores y comenzaron a alimentarse de otras bacterias, rodeándolas con su membrana. ¿Cómo influye el aumento de la diversidad de los procariotas en el desarrollo de la capacidad fagocitaria de algunos de estos organismos? 3. Aplique lo aprendido Para practicar la redacción de preguntas de investigación, escoja un fragmento diferente al proporcionado en el ejemplo y formule una pregunta de investigación. Elemento de la teoría Preguntas de investigación 4. Comparta Al final de la lección, exponga sus preguntas al resto de los compañeros y discuta con la clase: • La redacción de las preguntas: ¿Existe una expresión interrogativa?¿Existe al menos una variable sobre la que se quiera investigar? • La pertinencia de las preguntas: ¿Es una pregunta adecuada para los elementos de la teoría seleccionados? © Eje temático I • Los seres vivos en entornos saludables 43

2 Unidad Criterios de evaluación • Reconocer los aportes en los campos agrícola, industrial, salud pública y exploración espacial, entre otros, como resultado de los avances de la ciencia y la tecnología. • Describir los aportes de los científicos costarricenses al mejoramiento de la calidad de vida, destacando los beneficios del trabajo sistemático de las actividades científicas en general. • Debatir acerca de las implicaciones de los avances de la ciencia y la tecnología, sobre la población de los seres vivos y los otros recursos que ofrece el ambiente. Eje temático II. Uso sostenible de la energía y los materiales La ciencia y la tecnología 44 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Punto de partida En esta unidad usted practicará la habilidad científica de formular hipótesis y predicciones. Estas se elaboran después de plantear la pregunta de investigación. Se formula una hipótesis cuando se plantea una idea sobre la forma en que se relacionan las variables en cuestión; esta respuesta tentativa y anticipada para la pregunta de investigación debe estar basada en los conocimientos que existen hasta el momento. Las predicciones se establecen como hechos que van a ocurrir y se derivan de la hipótesis. Le invitamos a responder algunas preguntas relacionadas con la habilidad propuesta. Observe la imagen y responda. 1. ¿Cree que la muestra de agua que toma la científica está limpia?; ¿por qué? 2. ¿Qué diferencias habrá en la calidad del agua entre ese sitio y un punto cercano a la ciudad? 3. ¿Cuáles hipótesis y predicciones elaboraría para ambas preguntas? ¿Qué aprenderá? • Ciencia y tecnología • Clasificación de las ciencias • Aportes de las ciencias naturales y sociales • El método científico • Avances de la ciencia y la tecnología • Aprovechamiento de los recursos naturales Shutterstock © Ciencias 7 45

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. 1 Lea el siguiente texto: Trata sobre el conocimiento de los diferentes fenómenos naturales y los principios que los rigen. ¿A qué concepto hace referencia el texto anterior? A. Ciencia. B. Técnica. C. Tecnología. D. Método científico. 2 Observe la siguiente imagen: El objeto de la imagen se utiliza en el campo de A. la biotecnología. B. la biología marina. C. las ciencias sociales. D. las telecomunicaciones. 3 ¿Cuál instrumento se utiliza para estudiar la célula? A. Lupa. B. Telescopio. C. Binoculares. D. Microscopio. 4 ¿Cuál aparato se ha empleado en la exploración de otros planetas del sistema solar? A. Transbordador. B. Sonda espacial. C. Estación espacial. D. Sistema de navegación por satélite. 5 Lea el siguiente texto: En el Instituto Clodomiro Picado de la Universidad de Costa Rica se preparan productos biológicos que neutralizan las toxinas de las serpientes venenosas. El texto anterior hace referencia a A. las vacunas. B. los implantes. C. la nanotecnología. D. los sueros antiofídicos. 6 Analice el siguiente texto: A una joven se le realizó una operación en la cual se le sustituyó su córnea dañada por una córnea sana. Se le suministraron fármacos para evitar que su organismo la rechazara. El texto anterior se refiere a un procedimiento quirúrgico conocido como A. injerto. B. implante. C. trasplante. D. reemplazo. Shutterstock 46 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Resuelva las siguientes actividades: 7 Explique qué es el método científico. 8 Mencione si está de acuerdo con la siguiente afirmación: “La ciencia y la tecnología avanzan de la mano”. Fundamente su respuesta con un ejemplo. 9 Describa dos formas en que la tecnología ha beneficiado el campo de la agricultura. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 47

1. ¿Qué son la ciencia y la tecnología? La ciencia y la tecnología Desde los comienzos de la historia de la humanidad, las personas se han hecho múltiples preguntas sobre el mundo natural, tales como: ¿desde hace cuántos años existe el planeta Tierra?; ¿por qué suceden el día y la noche?; ¿por qué hay tantos seres distintos?; ¿cuáles organismos habitan en el fondo del mar?; ¿cómo funciona el cuerpo humano? La ciencia ha aclarado estas y muchas otras interrogantes mediante la explicación, basada en el hallazgo de evidencias, de los fenómenos que dan origen a estos cuestionamientos. Los datos que estas evidencias aportan son válidos únicamente si otras personas pueden observar, medir o verificar la información. La palabra ”ciencia” viene del latín scientia que significa “conocimiento”, ”saber”. Se puede definir como el conjunto de conocimientos obtenidos mediante el estudio, el razonamiento, la observación y la experimentación sistemáticos. Procura averiguar las causas, las leyes y los principios del universo en todos sus aspectos. Los objetivos generales de la ciencia son los siguientes: • Buscar el conocimiento como un fin en sí mismo. • Comprender y explicar racionalmente los fenómenos de la realidad para poder describirlos, predecirlos y, en ocasiones, controlarlos. La actividad que inventa y diseña procesos y productos utilizables para un determinado fin recibe el nombre de tecnología. La técnica es un procedimiento que posibilita un resultado determinado, efectúa una actividad, utiliza una herramienta o fabrica un dispositivo. La ciencia y la tecnología se complementan. La ciencia provee los conocimientos que posibilitan el avance tecnológico. A su vez, el desarrollo de nueva tecnología permite ampliar y profundizar las investigaciones científicas. Clasificación de las ciencias Las ciencias se clasifican en ciencias sociales y ciencias naturales, según su campo de estudio. Las ciencias sociales, como la antropología y la psicología, son las que investigan el comportamiento y las actividades del ser humano, desde el punto de vista social, es decir, de sus relaciones con otras personas. Las ciencias naturales son aquellas que estudian las leyes que rigen el mundo natural. Las ciencias naturales, a su vez, se clasifican en ramas, como la química, la geología, la física, la astronomía y la biología, de acuerdo a su objeto de estudio. Sin embargo, clasificar las ciencias es un acto algo arbitrario, pues cada una se complementa con conocimientos de otros campos. Por ejemplo, la psicofisiología estudia las relaciones entre el comportamiento del individuo y los procesos de los sistemas Endocrino, Muscular y Nervioso, por lo que es la combinación de las ciencias sociales y naturales. Además, muchos procesos estudiados por la química se explican con base en hechos descritos por la física, por lo que ambas ramas de las ciencias naturales se complementan. D Los científicos deben ser personas creativas que sean capaces de pensar en soluciones alternativas y de trabajar en equipo. Dato Para abordar el trabajo de estos contenidos, es importante que sepa: N Reconocer el trabajo de las diferentes disciplinas científicas. Glosario evidencia. Dato o prueba de un hecho o proceso. racional. Guiado por la razón; es decir, por hechos que son verificables. 48 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicadores de evaluación Distingue los conceptos de “ciencia” y ”tecnología”. Reconoce el campo de acción de las distintas ramas de la ciencia. Astronomía. Investiga toda la materia del universo y las leyes que rigen los astros, en cuanto su composición y su movimiento. Química. Se encarga del estudio de la composición y las propiedades de la materia y de los fenómenos mediante los que unas sustancias se transforman en otras. Se subdivide en bioquímica, así como en las químicas analítica, industrial, inorgánica y orgánica, entre otras. Geología. Se enfoca en el origen, la evolución, la composición y la estructura de la Tierra. Se divide en dos ramas principales: la geología histórica (que incluye la paleontología) y la geología estructural o tectónica (que comprende la mineralogía). Física. Estudia la energía y la materia, así como las reglas que rigen el movimiento de la materia a través del tiempo y del espacio. Biología. Se ocupa de los seres vivos y aspectos como su estructura, su función, su taxonomía, su distribución y su evolución. Se subdivide en ramas como biotecnología, botánica, ecología, genética y zoología. Estas, a su vez, se dividen; por ejemplo, dentro de la botánica hay subramas como la fisiología vegetal. Actividades Evaluación formativa 1. Defina los términos ”ciencia” y “tecnología”. 2. Seleccione un tema del mundo natural, puede ser el universo, la vida marina, el origen de la vida en la Tierra o el crecimiento de las plantas. a. Realice una serie de al menos cinco preguntas referentes al tema que seleccionó. b. Explique qué rama de las ciencias naturales se encargaría de responderlas. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 49