"Tipos de células: procariota y eucariotas"

Todas las células, sea cual sea su tipo, comparten tres elementos básicos. Indíquelos y explique qué función cumple cada uno.

Explique cuál es la diferencia fundamental entre una célula procariota y una célula eucariota, y ponga un ejemplo de ser vivo con cada tipo de célula.

¿Dónde se encuentra el material genético (ADN) en una célula eucariota y dónde en una procariota? ¿Qué consecuencias tiene esa diferencia en la organización interna de cada tipo de célula?

Las bacterias no tienen mitocondrias y, sin embargo, también obtienen energía de los alimentos. Razone cómo es posible que una célula sin orgánulos rodeados de membrana realice las mismas funciones vitales que una eucariota, y diga dónde cree que ocurren esos procesos en su interior.

En el esquema de una célula eucariota animal, el número 1 señala una estructura grande y esférica situada en la zona central, mientras que el número 2 señala un orgánulo ovalado con repliegues o crestas en su interior. Indique qué número señala el núcleo y qué número señala una mitocondria, y explique la función de ambas estructuras.

Explique qué es el núcleo de la célula, qué contiene y qué tipos de células lo tienen.

¿Para qué sirven las mitocondrias? Razone en qué células de su cuerpo cree que serán muy abundantes.

¿Qué función cumple la membrana celular? Explique qué pasaría si la célula la perdiera, comparándolo con lo que supondría para usted perder la piel.

Si el núcleo fuera la «oficina de dirección» de una fábrica y el citoplasma el «taller», explique qué aciertos tiene esta analogía (órdenes, información, trabajo) y una limitación importante.

Haga dos dibujos esquemáticos, uno de una célula animal y otro de una vegetal, con al menos cuatro etiquetas en cada uno; después, explique con una frase la diferencia más importante entre ambos dibujos.

Al observar al microscopio una muestra de células de su mejilla y otra de cebolla se aprecian diferencias. Señale dos diferencias de forma y estructura entre ambas y explique a qué tipo de célula eucariota pertenece cada una.

En una célula vegetal, indique la función de la pared celular, un cloroplasto y la vacuola central, y explique por qué esas tres estructuras no aparecen en una célula animal.

Elabore una tabla comparativa de la célula animal y la célula vegetal con estas filas: pared celular, cloroplastos, vacuolas y forma habitual de la célula.

En un laboratorio se han mezclado tres muestras celulares sin etiquetar (A, B y C) procedentes de tres tejidos distintos: el músculo del ala de un gorrión, el pétalo blanco de una margarita y una hoja verde de espinaca.

Al observarlas al microscopio se registran estas características:

• Muestra A: células alargadas, con un consumo de energía muy alto, sin pared celular ni cloroplastos, y repletas de mitocondrias.

• Muestra B: células con pared celular rígida, gran vacuola central y cientos de cloroplastos.

• Muestra C: células vegetales con pared y vacuolas desarrolladas, pero sin un solo cloroplasto y con escasas mitocondrias.

1. a) Identifique razonadamente a qué tejido y ser vivo pertenece cada muestra, justificando su decisión a partir de la presencia, ausencia y abundancia de cada orgánulo.
2. b) Prediga qué le ocurriría a las células de la muestra B si la planta se mantiene en un cuarto oscuro durante tres semanas: ¿podrían seguir produciendo glucosa?, ¿dejarían de funcionar inmediatamente sus mitocondrias? Justifique su respuesta.

¿Qué orgánulo hace que las partes verdes de las plantas sean verdes? Explique qué proceso ocurre en él y por qué es tan importante para la vida en la Tierra.

Las células vegetales tienen una pared rígida que las animales no tienen. Explique qué ventaja le aporta la pared a una planta que no tiene esqueleto, y cómo compensan los animales esa ausencia.

La vacuola central de una célula vegetal puede ocupar la mayor parte de su interior. Explique qué contiene, qué funciones cumple (reservar agua y sustancias, mantener la célula firme) y qué le ocurre a una planta cuando sus vacuolas pierden agua.

Usted observa al microscopio óptico una gota de agua estancada. El campo de visión circular que ve a través del ocular mide $1\ \text{mm}$ de diámetro ($1000\ \mu\text{m}$). En él distingue una ameba unicelular de unos $200\ \mu\text{m}$ y varias bacterias alargadas de unos $2\ \mu\text{m}$.

1. a) Calcule cuántas bacterias alineadas en fila harían falta para cruzar de lado a lado el diámetro del campo de visión del microscopio, y cuántas amebas harían falta para hacer lo mismo.
2. b) El límite de resolución del ojo humano (la distancia mínima entre dos puntos para distinguirlos por separado) es de aproximadamente $0,1\ \text{mm}$ ($100\ \mu\text{m}$). Justifique con datos numéricos por qué una persona con buena vista podría llegar a intuir la ameba a simple vista como una mota diminuta, mientras que para ver la bacteria es estrictamente imprescindible el microscopio.
3. c) Si una ameba y una bacteria son ambas organismos unicelulares, ¿por qué a una bacteria procariota típica le resultaría muy difícil crecer hasta alcanzar el tamaño de una ameba de $200\ \mu\text{m}$? Razone qué problema tendría una bacteria gigante para intercambiar y distribuir nutrientes hacia su centro sin orgánulos ni sistemas de transporte interno.

En el laboratorio dispone de un microscopio óptico cuyo límite de resolución es de $0,2\ \mu\text{m}$ ($200\ \text{nm}$). Observa células de epidermis de cebolla y consulta estos datos de tamaño medio:

• Célula de cebolla: $150\ \mu\text{m}$

• Núcleo: $10\ \mu\text{m}$

• Mitocondria: $2\ \mu\text{m}$

• Ribosoma: $0,025\ \mu\text{m}$ ($25\ \text{nm}$)

• Grosor de la membrana plasmática: $0,008\ \mu\text{m}$ ($8\ \text{nm}$)

1. a) Analice los datos y deduzca justificadamente cuáles de estas estructuras podrá observar con claridad con su microscopio óptico y cuáles resultará imposible ver con él, por mucho que aumente la imagen.
2. b) Un compañero entrega su cuaderno de prácticas con un dibujo de la célula de cebolla vista al microscopio en el que ha dibujado con gran detalle decenas de ribosomas flotando en el citoplasma y la doble capa de lípidos de la membrana. Justifique por qué el profesor le dice que ese dibujo no es fruto de la observación real.
3. c) ¿Qué tipo de microscopio hizo falta inventar para descubrir y fotografiar los ribosomas? Explique en qué se diferencia principalmente del microscopio óptico para conseguir un nivel de detalle tan elevado.

A diferencia de los seres humanos (cuyos glóbulos rojos maduros pierden el núcleo), los anfibios y las aves tienen glóbulos rojos que conservan el núcleo durante toda su vida.

1. a) Al comparar dos glóbulos rojos del mismo volumen, uno humano y otro de rana, el glóbulo humano es capaz de albergar una cantidad notablemente mayor de hemoglobina (la proteína transportadora de oxígeno). Justifique a qué se debe esta ventaja funcional a nivel celular.
2. b) En un experimento de laboratorio, se somete a ambos tipos de glóbulos rojos a una sustancia que daña lentamente las proteínas de su membrana celular. Los glóbulos rojos de rana logran fabricar nuevas proteínas para reparar la membrana y seguir viviendo, mientras que los humanos no pueden repararse y mueren a los pocos días sin poder dividirse. Explique la causa biológica de este hecho relacionando la función del núcleo y del ADN con la capacidad de autorreparación y reproducción celular.

Un agricultor realiza un experimento con dos grupos de plantas de frijol:

• Grupo 1: cultivadas en macetas con tierra negra tradicional. Sus raíces son completamente blancas y sus hojas son verdes.

• Grupo 2: cultivadas en tubos de vidrio transparente con agua y sales minerales disueltas (hidroponía), de forma que las raíces reciben luz solar continua. Tras dos semanas, estas raíces se han vuelto de color verde claro y contienen cloroplastos funcionales.

1. a) Sabiendo que todas las células de una misma planta comparten exactamente el mismo ADN, justifique por qué las raíces que crecen bajo tierra no gastan energía en formar cloroplastos y qué estímulo ha provocado que sí aparezcan en el grupo 2.
2. b) Un compañero afirma: «Como las raíces normales del grupo 1 no tienen cloroplastos, no necesitan respirar ni consumen oxígeno; la respiración celular es exclusiva de las hojas». Rebata esta afirmación explicando de dónde obtiene la raíz la energía para absorber agua y sales, y prediga qué le ocurriría a la planta si la tierra se inunda por completo de agua durante muchos días impidiendo la entrada de aire.

En un debate de clase, un estudiante defiende la siguiente idea: «Dado que todas las células eucariotas de nuestro cuerpo poseen los mismos tipos de orgánulos, todas las células tienen exactamente la misma proporción de ellos y realizan un esfuerzo metabólico similar».

Para rebatir su afirmación, usted dispone de información sobre tres células humanas especializadas:

• Célula A (fibra del músculo cardíaco): late y bombea sangre sin descanso durante toda la vida.

• Célula B (célula del páncreas): fabrica y secreta al tubo digestivo miles de proteínas digestivas por minuto, empaquetándolas en vesículas.

• Célula C (macrófago, un glóbulo blanco): patrulla los tejidos englobando bacterias y destruyéndolas mediante digestión celular interna.

1. a) Deduzca y justifique qué orgánulo específico (mitocondrias, retículo endoplasmático/aparato de Golgi, o lisosomas) debe estar especialmente hiperdesarrollado en cada una de estas tres células para que puedan cumplir su función.
2. b) Prediga qué le ocurriría al corazón de un paciente si una toxina bloqueara de forma selectiva la función de las mitocondrias de las células del tipo A.