La célula como unidad básica de estructura y función de los seres vivos.


Entre los objetivos que deben vencer nuestros estudiantes, partiendo del estudio de la teoría celular y la comparación entre las células procariota y eucariota, la profundización en las características de la célula eucariota, teniendo en cuenta la relación estructura función en los orgánulos, sistemas membranosos y otras estructuras celulares, el metabolismo y el dinamismo celular, llegando a conclusiones acerca de la integridad funcional en la célula eucariota, se encuentran:

Comparar las células procariotas y eucariotas atendiendo a las características de su ultraestructura.

Comparar las células eucariotas vegetal y animal atendiendo a las características de su ultraestructura.

Explicar la relación de las estructuras celulares con los procesos en que intervienen, evidenciando el dinamismo celular.

Argumentar la importancia biológica de los procesos de mitosis y meiosis sobre la base de las características esenciales de cada tipo de división celular.

Argumentar la importancia de los procesos metabólicos celulares en la vida de los organismos.

Valorar las implicaciones en la ciencia, la tecnología y la sociedad de los descubrimientos en el campo de la Biología Celular.
Observar el transporte de membrana en preparaciones microscópicas de células vegetales.
Identificar cloroplastos a partir de la observación de preparaciones microscópicas de células vegetales.
Contenidos de la unidad que deben ser tratados en 19 h/c.

3.1-Teoría celular. Definición de célula.

3.2-Estudio comparativo de células procariotas y eucariotas. Comparación de las células eucariotas vegetal y animal.

3.3-Membrana citoplasmática. Características fundamentales. Transporte pasivo y transporte activo. Otros mecanismos de transporte: fagocitosis y pinocitosis.
3.4-Pared celular. Características fundamentales e importancia.

3.5-Citoplasma. Características fundamentales.

Orgánulos: cloroplastos, mitocondrias, lisosomas, peroxisomas y vacuolas. Características y funciones.

Sistemas de membranas: complejo de Golgi y retículo endoplasmático liso y rugoso. Características y funciones.

3.6-Núcleo. Estructura. Características e importancia de la división celular por mitosis y meiosis.

3.7-Consideraciones generales del metabolismo.

Metabolismo degradativo: fermentación y respiración. Características e importancia.

Metabolismo de síntesis: fotosíntesis. Características e importancia.
Comparación y relación entre el metabolismo de síntesis y degradativo.

Como se propone en las indicaciones metodológicas del programa de estudio vigente, en esta unidad se comenzará por el estudio de la teoría celular para lo cual se debe discutir con los estudiantes los postulados de esta teoría y su vigencia, destacando que es una de las generalizaciones biológicas más importantes de todos los tiempos. Al analizar las características que debe tener la célula: membrana, citoplasma y región que contiene el material genético, se trabajará la definición de célula. La comparación entre célula procariota y eucariota se debe realizar teniendo en cuenta las características estructurales de ambos tipos de células y los contenidos precedentes que tienen los estudiantes. Posteriormente en el desarrollo del programa se profundizará en la célula eucariota, aunque siempre que se estudie alguna de las estructuras celulares es necesario hacer alusión a ambos tipos de células. Como ejemplos de célula eucariota se estudiarán comparativamente la célula animal y vegetal destacando las semejanzas que permiten considerarlas como células eucariotas y las diferencias estructurales y funcionales.

Al explicar la membrana, el profesor debe analizar con los estudiantes su composición química, estructura y función según lo planteado en el libro de texto Biología 4 (Parte 1), para lo cual debe auxiliarse de medios de enseñanza y diversas actividades, en función de lograr establecer la relación existente entre estos elementos. Los tipos de transporte que se estudian deben ser conceptualizados y en cada caso mencionar ejemplos concretos, así como su importancia en el funcionamiento de la célula. El fenómeno de difusión debe ser explicado teniendo en cuenta cómo se aborda este fenómeno en la asignatura de Física. La ósmosis se debe enfocar como un caso particular de la difusión donde la sustancia que se transporta es el agua. Cuando se ejemplifique cómo se produce este fenómeno en la célula vegetal, se explicarán los conceptos de plasmólisis y desplasmólisis, que se observarán en la realización de la actividad práctica. Se sugiere orientar como tarea que se realice una comparación entre los diferentes tipos de transporte y se discuta en clase. Como ejemplo de transporte especializado se debe trabajar la fagocitosis haciendo énfasis en que es un tipo de nutrición en algunos organismos y que en otros constituye un mecanismo de defensa importante.

Al concluir el estudio de la membrana, se debe destacar que algunas células presentan una estructura externa denominada pared celular y explicar su composición química e importancia.

El estudio del citoplasma requiere del análisis de las características generales de este compartimento celular, destacando su composición química, los orgánulos, sistemas membranosos y otras estructuras que pueden presentar y la función que realizan, comparando las características de este en células eucariotas y procariotas.
En el estudio del sistema de endomembranas, se debe explicar la relación estructura - función de estos compartimentos celulares presentes en las células eucariotas. En la estructura del retículo endoplasmático se debe diferenciar el rugoso del liso; se debe destacar que la presencia de ribosomas en el rugoso está relacionada con su función en la síntesis de proteínas y que los ribosomas son agregados de proteínas y ARN ribosomal. En el caso particular del complejo de Golgi, aclarar que esta estructura se deriva del retículo endoplasmático y evidenciar la relación estructura – función que se pone de manifiesto en este. Estos sistemas de endomembranas están relacionados con mecanismos de detoxificación a nivel celular. Determinados contaminantes ambientales que no pueden ser eliminados del organismo por estos mecanismos, provocan diversas patologías, estos elementos se pueden utilizar para argumentar su importancia. Se debe destacar que los lisosomas, dado su contenido enzimático, participan en el proceso de digestión intracelular, mecanismo importante a nivel celular que conduce a la eliminación de sustancias tóxicas y la asimilación de otras necesarias en la fisiología celular, también se garantiza de esta forma el recambio celular por el envejecimiento de diversas estructuras.

Al analizar la estructura y función de las mitocondrias debe destacarse el por qué en eucariotas se realiza la respiración celular en este compartimento y no en otro.

Al explicar la relación estructura y función de los cloroplastos se debe destacar su localización en células eucariotas vegetales y significar la importancia biológica de la fotosíntesis que se produce en este compartimento celular.

En el estudio del núcleo se debe orientar a los estudiantes que analicen en el libro de texto Biología 4 (Parte 1) el concepto de ciclo celular resaltando la importancia biológica de este ciclo en los organismos vivos. De la misma forma, deben analizar las características del núcleo en interfase, definiendo con precisión que la cromatina y el cromosoma son estados de una misma sustancia: ADN y proteínas, lo que se visualiza en forma de cromatina en el período de interfase y de cromosomas cuando la célula se está dividiendo.

La división celular por mitosis y por meiosis se debe estudiar haciendo énfasis en qué caracteriza a cada una de estas divisiones, en qué tipo de células se producen, cuáles son los resultados de cada división, la importancia de estos procesos y su relación con los conceptos de herencia y variación. Como tarea los estudiantes deben hacer una comparación entre ambos tipos de división.

El estudio de los contenidos del metabolismo celular se debe iniciar con la definición del concepto y, posteriormente, explicar qué es degradación o catabolismo y qué es síntesis o anabolismo, destacando que son procesos contrarios pero no antagónicos, que están ocurriendo a la misma vez en la célula por los mecanismos de regulación existentes en función de las condiciones fisiológicas y las necesidades de la célula.

Como ejemplo de metabolismo degradativo debe estudiarse la fermentación y la respiración. En la fermentación abordar el concepto, destacando que es un proceso metabólico donde se obtiene energía en condiciones anaerobias, mencionar ejemplos de los diferentes tipos de fermentación que pueden realizar los organismos y su importancia en la economía. En el proceso de respiración celular, se debe analizar en qué consiste y cuáles son las etapas que lo integran. Es necesario centrar la atención en que este es un proceso degradativo que implica la oxidación completa de la glucosa u otros compuestos orgánicos y como resultado se obtiene dióxido de carbono y agua; además es la ruta más eficiente desde el punto de vista energético por la cantidad de moléculas de ATP que se obtienen. Puede ser aerobia, que es la más general, donde participa el dioxígeno o anaerobia donde no participa este.

En la discusión sobre estos contenidos es necesario lograr el nivel de integración que tienen estos procesos a nivel celular, destacando su importancia biológica y la necesidad de proteger el medio ambiente.

Para las conclusiones de la asignatura el profesor puede guiarse por el epígrafe Unidad e integridad celular. El dinamismo celular, que aparece en el libro de texto Biología 4 (Parte 1), donde se expresan con claridad las relaciones entre las diferentes estructuras y orgánulos celulares y de estos con el metabolismo como expresión del movimiento biológico y causa directa del dinamismo celular.

Actividades prácticas
En esta unidad se deben realizar en el laboratorio dos actividades prácticas y dos demostraciones experimentales, cuyas orientaciones puedes encontrar en:


Actividades de aprendizaje
-Observación de fenómenos osmóticos.
-Observación de cloroplastos.

Demostraciones
-Obtención de clorofila y separación de pigmentos.
-Proceso de fermentación en levaduras.

La estrategia metodológica deductiva alternando con la inductiva, incide favorablemente en la asimilación activa, consciente e independiente de los conocimientos y propicia la aplicación de estos en situaciones docentes y en la vida práctica.

Así mismo es importante la planificación y orientación de actividades de aprendizaje que permitan el desarrollo de habilidades intelectuales y prácticas en función de los objetivos.
Indicaciones metodológicas del programa de estudio vigente.