A los átomos que forman parte de la materia viva se les denomina bioelementos. Los principales bioelementos que forman parte de la composición del ser humano son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, entre otros. De la misma manera, las moléculas que constituyen los seres vivos son las biomoléculas.

Las biomoléculas se clasifican en dos grandes grupos: biomoléculas inorgánicas y biomoléculas orgánicas.

Biomoléculas inorgánicas

Presentan una estructura química sencilla.

Son el agua y las sales minerales. Estas sustancias se encuentran también en la materia no viva.

Biomoléculas orgánicas

Son moléculas, exclusivas de la materia viva, que tienen, como biolemento esencial, el carbono.

Estas biomoléculas suelen ser polímeros; es decir, cadenas formadas por la unión de varias moléculas de un mismo tipo llamadas monómeros.

Son los hidratos de carbono o azúcares, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos (como el ácido desoxirribonucleico o ADN).

1.2 Nivel celular

Es el primer nivel de organización con vida, es decir, capaz de llevar a cabo las funciones vitales.

Las moléculas se organizan en estructuras que constituyen las unidades anatómicas y funcionales de todos los seres vivos, las células.

1.3 Nivel organismo

Un tejido es un conjunto de células coordinadas y especializadas para realizar una función. Los tejidos se agrupan en órganos, y estos, a su vez, en aparatos y sistemas, que constituyen un organismo pluricelular: el ser humano.

1. Haz un esquema de una biomolécula sencilla y rotula en ella los bioelementos y el enlace o enlaces químicos.

2. Analiza. ¿Qué quiere decir que cada nivel de organización va más allá de una simple agrupación de elementos del nivel anterior?

1. Resume en una tabla las características de los dos grupos de biomoléculas.

1. ¿A qué niveles de organización pertenecen: el hígado, una neurona, el ácido desoxirri­bonucleico, el carbono, el ser humano, el tejido óseo?

1. Explica qué significa que la célula es la unidad anatómica y funcional de todos los seres vivos.

Las células que tienen nutrición heterótrofa toman las sustancias nutritivas fabricadas por otras células y las utilizan para reponer sus componentes y obtener la energía que les permiten realizar sus funciones vitales.

Las células eucariotas tienen una estructura básica en la que se distinguen la membrana plasmática, el citoplasma y el núcleo celular.

2.1 La membrana plasmática

• La membrana plasmática es una envoltura fina y elástica que separa la célula del medio.

• La membrana tiene, principalmente, dos funciones: de transporte (controla el paso de sustancias del interior al exterior de la célula, y viceversa) y de relación (detecta las variaciones que se producen en el medio y permite que la célula responda de forma adecuada a ellas).

2.2 El citoplasma

• El citoplasma es una sustancia en la que se encuentran los orgánulos celulares: las mitocondrias, los ribosomas, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las vesículas de almacenamiento, los lisosomas, el citoesqueleto y los centriolos (conoceremos sus funciones en las páginas siguientes).

• En el citoplasma tienen lugar muchas reacciones químicas vitales para la célula.

2.3 El núcleo celular

• En el núcleo celular se distinguen la envoltura nuclear, la cromatina y el nucléolo:

• La envoltura nuclear es una membrana doble perforada por poros que controla el paso de sustancias del núcleo al citoplasma.

• La cromatina constituye el material genético de la célula y está formada por filamentos de ADN. Cuando la célula se reproduce, la cromatina se enrolla y se transforma en cromosomas.

• El nucléolo es una estructura esférica en la que se fabrican los ribosomas.

• El núcleo controla las funciones celulares a través del ADN. Además, el ADN contiene información sobre las características del individuo y dirige su desarrollo. Cuando una célula se divide, transmite su ADN a las células hija; así, estas heredan la información que este contiene. En los seres pluricelulares, todas las células del individuo tienen el mismo ADN.

2.4 La función de los orgánulos celulares y otras estructuras

2.5 Diversidad y diferenciación celular

Aunque la mayoría de las células de nuestro organismo son tan pequeñas que solo pueden verse con ayuda de un microscopio, existe una gran diversidad de tamaños celulares. Por ejemplo, los espermatozoides miden cerca de 50 micrómetros de longitud, los óvulos unos 0,2 milímetros de diámetro, y las neuronas, con sus ramificaciones, pueden alcanzar varios centímetros de longitud.

Las formas de las células también son muy variadas. Por ejemplo, hay células cilíndricas y aplanadas, como las de la piel; con forma fusiforme, como las células musculares; esféricas, como los adipocitos; bicóncavas, como los glóbulos rojos; o con forma de estrella, como las neuronas.

La diferenciación celular

Con independencia de su forma y tamaño, todas las células que constituyen el ser humano proceden de una célula inicial, llamada cigoto, que se divide sucesivamente. Las primeras células resultantes de la división del cigoto son todas iguales. Posteriormente, se especializan en realizar una función específica.

Observa las células que aparecen en esta ilustración y relaciona su forma con la función que realiza cada una de ellas.

1.  Elabora una tabla en la que se muestren las funciones de la membrana plasmática, el citoplasma y el núcleo celular.

2. Explica qué diferencias existen entre la cromatina y los cromosomas.

1. Copia la imagen de la célula que aparece en esta página o, si lo prefieres, cálcala utilizando papel vegetal. Rotula sobre tu célula cada una de las estructuras que se citan en la ilustración.

1. Explica qué función llevan a cabo las mitocondrias y los ribosomas; dibuja el esquema de cada uno.

1.  Explica qué es la diferenciación celular.

1. Rotula, sobre la célula que hiciste en la actividad 3 de este apartado, los principales orgánulos y estructuras que has estudiado en estas páginas.

3.1 Qué es un tejido

3.2 Los tipos de tejidos humanos

Los tejidos humanos se pueden agrupar en cuatro tipos: epitelial, muscular, nervioso y conectivo.

El tejido epitelial

El tejido epitelial o epitelio está formado por una o varias capas de células, que se disponen unas al lado de otras sin dejar espacios entre ellas.
Existen dos grupos de tejidos epiteliales:

• El epitelio de revestimiento. Recubre y protege superficies externas o cavidades internas de nuestro organismo. Entre ellas destacan: las mucosas (recubren la cavidad bucal, las vías respiratorias, la faringe, etc.), los endotelios (recubren el interior de los vasos sanguíneos), la epidermis (es la capa más externa de la piel).

• El epitelio glandular. Es el tejido que forma las glándulas, su función es la de segregar sustancias, por ejemplo, glándulas sebáceas, sudoríparas, etc.

Tejido epitelial de revestimiento

Las células tienen forma plana, están muy pegadas unas a otras y dispuestas en varias capas.

El tejido muscular

El tejido muscular está formado por células con forma alargada, las fibras musculares. Estas fibras son contráctiles, es decir, ante un estímulo, pueden acortarse.

El tejido muscular forma los músculos del aparato locomotor (músculos esqueléticos), del corazón (músculo cardiaco o miocardio) y de las paredes de distintos órganos (músculo liso).

Tejido muscular liso

Las células tienen forma alargada o fusiforme y están muy pegadas unas a otras.

El tejido nervioso

El tejido nervioso está formado por dos tipos de células:

• Las neuronas, células capaces de captar y de responder a los estímulos, y de controlar la actividad del organismo.

• Las células de glía, que son células que acompañan a las neuronas. Su función es proteger y alimentar a las neuronas.

Tejido nervioso

Las células tienen forma de estrella y numerosas ramificaciones.

El tejido conectivo

El tejido conectivo está formado por células separadas por una sustancia intercelular denominada matriz, que sirve de unión y soporte. Existen varios tipos de tejido conectivo:

• El tejido conjuntivo. Constituye el relleno de los órganos y de los espacios que hay entre ellos. También forma los ligamentos y los tendones.

Las células se disponen de forma desordenada y aparecen rodeadas por abundantes fibras.

• El tejido cartilaginoso. Proporciona flexibilidad y resistencia. Constituye los cartílagos de las orejas, de la tráquea o de las articulaciones.

La células son pequeñas y ovoides y se encuentran formando grupos de 3 o 4.

• El tejido adiposo. Constituye la mayor reserva energética del organismo y proporciona aislamiento térmico. Rodea a muchos órganos y los protege de los golpes.

Las células están muy juntas entre sí, son grandes y redondeadas.

• El tejido óseo. Es el principal constituyente del esqueleto. Proporciona soporte al organismo y protege los órganos vitales.

Las células se disponen formando una estructura concéntrica.

• El tejido sanguíneo. Tiene una matriz líquida que se denomina plasma. En el plasma están suspendidas las células sanguíneas (los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas).

Predominan las células con forma bicóncava y de color rojo

1. Completa el esquema.

2. ¿Qué características tiene la sangre para que se la considere un tejido conectivo?

Los tejidos no funcionan de forma aislada, sino que se reúnen para formar órganos, y estos, a su vez, forman aparatos y sistemas.

4.1 Aparatos y sistemas del ser humano

Para realizar la función de nutrición

Para realizar la función de nutrición, el ser humano utiliza los aparatos y sistemas siguientes: digestivo, respiratorio, circulatorio, linfático y excretor.

• El aparato digestivo transforma los alimentos en nutrientes, que pasan a la sangre.

• El aparato respiratorio intercambia oxígeno y el dióxido de carbono con el exterior.

• El aparato circulatorio transporta sustancias a través de la sangre.

• El sistema linfático colabora con el aparato circulatorio en el transporte de sustancias.

• El aparato excretor toma de la sangre las sustancias de desecho y las expulsa al exterior.

Recuerda lo que estudiaste en años anteriores y relaciona los siguientes órganos y estructuras con su correspondiente aparato o sistema: riñón, diafragma, arteria, intestino, vejiga, bronquios.

Sistemas para realizar la función de relación

Para realizar la función de relación, el ser humano utiliza los sistemas nervioso, endocrino, muscular y esquelético.

• El sistema nervioso recibe la información del exterior y elabora órdenes mediante las que coordina el funcionamiento del organismo.

• El sistema endocrino, coordinado con el sistema nervioso, produce sustancias que provocan respuestas en ciertos órganos.

• Los sistemas muscular y esquelético forman el aparato locomotor y, coordinados por el sistema nervioso, originan los movimientos.

Recuerda lo que estudiaste en años anteriores y relaciona las siguientes partes del cuerpo con el sistema que le corresponde: cerebro, pectoral, cúbito, páncreas, médula espinal, tiroides, esternocleidomastoideo.

Aparatos para realizar la función de reproducción

Para realizar la función de reproducción, el ser humano utiliza los aparatos reproductores femenino y masculino.

• El aparato reproductor femenino produce los gametos femeninos y alberga al embrión durante su desarrollo.

• El aparato reproductor masculino produce los gametos masculinos.

Recuerda lo que estudiaste en años anteriores y di si cada parte que se menciona pertenece al aparato reproductor masculino o al femenino: testículos, trompas de Falopio, ovarios.

Para observar las células y los tejidos, los científicos emplean dos tipos de microscopios que se diferencian, principalmente, en la capacidad de aumento de la imagen: el microscopio óptico y el microscopio electrónico.

5.1 El microscopio óptico

Elementos de un microscopio óptico

Los microscopios ópticos constan de diversos elementos, son los siguientes:

• Ocular. Lente a través de la cual se observa la preparación amplificada. El número de aumentos se indica con un número.

• Objetivos. Lentes que aumentan el tamaño de la imagen. Dicho aumento está indicado en cada objetivo mediante un número.

• Diafragma. Al moverlo, se regula la cantidad de luz que llega a la preparación.

• Tornillos de enfoque. Mueven la platina de arriba abajo para enfocar la preparación.

• Fuente de iluminación. Espejo o lámpara que ilumina la preparación.

Preparación de las muestras

Para realizar observaciones con el microscopio óptico, hay que tener en cuenta que la luz debe atravesar la muestra. Cuando lo que se quiere observar son tejidos, hay que realizar cortes muy finos de los mismos. Esto se lleva a cabo con un aparato llamado microtomo.

Debido a que las células suelen ser transparentes, puede ser necesario realizar una tinción de las muestras a fin de resaltar algunas estructuras como el núcleo, las paredes celulares, las vacuolas, etc.

5.2 El microscopio electrónico

• El microscopio electrónico es un dispositivo que utiliza un haz de electrones que dirige o focaliza sobre una muestra.

• Consigue hasta 500 000 aumentos, suficiente para la observación de detalles de orgánulos celulares.

• No permite observar material vivo.

• Este microscopio no muestra imágenes en color.

• Existen dos tipos básicos de microscopios electrónicos: los microscopios electrónicos de transmisión (MET), con el que se obtienen imágenes en dos dimensiones, y los microscopios electrónicos de barrido (MEB), que permiten obtener imágenes en tres dimensiones.

Funcionamiento de un microscopio electrónico

Los electrones son generados por una fuente de electrones, que se encuentra situada en la parte superior del microscopio (ver imagen de la derecha). Los electrones, focalizados o dirigidos por medio de lentes magnéticas, chocan contra la muestra que se desea observar.

Los electrones que atraviesan la muestra forman una imagen sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla de un ordenador.

Este tipo de microscopios producen imágenes sin color; sin embargo, es habitual encontrar imágenes obtenidas con un microscopio electrónico que han sido coloreadas con técnicas de retoque digital.

Preparación de las muestras

Los electrones generados en el interior del microscopio deben atravesar las células o los tejidos de las muestras. Por ello, es preciso realizar cortes ultrafinos de los mismos con ayuda de un microtomo.

Otro aspecto importante en la preparación, es que el microscopio electrónico opera en condiciones de vacío. Por ello es necesario deshidratar o eliminar toda el agua de las muestras para que no se destruyan o estallen al introducirlas en el interior del microscopio.

1. Haz un dibujo de lo que observas en la imagen y pon nombre a las estructuras que reconozcas. ¿Qué microscopio se ha empleado? Observa el cursor (la línea roja) que aparece en la imagen y empléalo para calcular el tamaño del núcleo celular.

2. Destaca las diferencias entre el microscopio óptico y el electrónico.